Популярная анатомия. Строение и функции человеческого тела

Позвоночный столб

То, что, вне всяких сомнений, делает человека позвоночным, самым тесным образом связывает с другими членами подтипа и наиболее заметно отличает от других существ вне подтипа, – это внутренний костный каркас. Начальная глава о месте человека в природе, таким образом, должна привести нас к этому костному каркасу, как к логическому месту, с которого следует начинать рассматривать тело человека.

Кости нашего тела (как, впрочем, и тела любого позвоночного) составляют скелет (по-гречески это слово значит «высохший», поскольку скелет имеет сходство с высушенным человеческим телом, с ссохшейся мумией, с которой удалена кожа). Скелет, являясь остовом, вокруг которого формируются мягкие ткани, дает ясное понимание того, что представляет собой человеческое тело. То же самое можно сказать и о других членах нашего подтипа. По найденным окаменевшим останкам скелетов палеонтологи в состоянии реконструировать внешний вид давно умерших животных, которые жили сотни миллионов лет тому назад.

Схожесть человеческого скелета с телом вызывает суеверный страх. Широкий оскал улыбки, узкие полоски ребер, длинные пальцы сразу же указывают на человеческое существо, однако, деформируя его, придают скелету пугающий вид для детей и наивных взрослых. Мы конечно же будем рассматривать скелет без всяких эмоций и даже с точки зрения статистики.

Скелет составляет около 18 процентов массы человеческого тела и состоит из более 200 отдельных костей. Из них старейшими с эволюционной точки зрения является ряд костей, проходящих по всей длине спины и формирующих центральную ось тела. Общее название этого ряда костей – спинной хребет, которое описательно подразумевает существование одной кости, в то время как в действительности имеется более двух дюжин костей.

Каждая из этих костей неправильной формы, с несколькими выступами, достаточно выпуклыми, похожими на колючие отростки. Если вы согнете спину, то сможете обнаружить ряд этих выпуклостей, если посмотрите на чью-то согнутую спину – линию холмиков. Поскольку это наиболее наглядная характеристика спинного хребта живого человека, неудивительно, что он получил и другое название – позвоночный столб. Иногда в обиходе его сокращенно называют позвоночником, что опять-таки ошибочно подразумевает наличие одной кости.

Будь позвоночный столб действительно единой костью, спина оказалась бы неподвижной и несгибающейся, совсем как бедро, которое строится вокруг одной кости. Столб состоит из отдельных костей, поэтому его можно наклонить вперед, назад, вбок или даже придавать ему круговые движения. Он не сгибается резко в какой-либо отдельной точке, как рука сгибается в локте, а лишь слегка наклоняется в каждой из многочисленных точек. Таким образом он сохраняет определенную жесткость кости и обладает некоторой гибкостью правильно сочлененных костей. Это очень удачный компромисс.

Свойство спинного хребта поворачиваться и наклоняться в различных направлениях дало ему официальное название позвоночный столб. Отдельные кости столба – позвонки, именно поэтому животные нашего подтипа стали называться позвоночными.

У различных морских животных подкласса рыб спинной хребет образует прямую горизонтальную линию, когда существо находится в обычном состоянии (плавает). Отдельные позвонки очень похожи друг на друга.

Для наземных животных такое простое устройство не практично. Поскольку у морских существ тело в каждой точке поддерживается водой и способно держаться на поверхности, у четвероногих тело опирается на четыре конечности, по паре с каждой стороны спинного хребта. В промежутке хребта от передних до задних конечностей подвешены разнообразные органы, естественно тянущие вниз из-за силы гравитации. Если бы при этих условиях хребет был прямым, подвешенная к нему масса неизбежно привела бы к искривлению хребта вниз – прогибу. Для предотвращения этого эффекта спинной хребет четвероногих выгнут аркой таким образом, что каждый позвонок частично опирается на кость, которая находится непосредственно перед ним и за ним. Масса подвешенных органов распределяется по линии хребта к передним и задним конечностям.

У четвероногих форма отдельных позвонков различается в зависимости от выполняемых функций. Это можно назвать специализацией.

Рыбе, чтобы повернуться, достаточно взмахнуть хвостом, потому что тело со всех сторон поддерживается жидкостью. На земле позвоночному не так повезло. Чтобы развернуть тело, следует проделать серию сложных движений конечностей. Когда поворот осуществляется с единственной целью перенести органы чувств, сконцентрированные в голове, в нужном направлении, было бы очень удобно, если бы голова могла поворачиваться, не вовлекая в это действие конечности.

И действительно, такая возможность возникла – для этой цели образовалась узкая область шеи, отдел позвоночного столба, который по форме приспособлен для большей свободы сгибания. Линия позвоночника в шейном отделе выгнута аркой, придавая голове нужную высоту для большего обзора.

Когда наземное позвоночное бескомпромиссно возвращается в море, как это сделали киты и дельфины, подобные приспособления для жизни на земле утрачиваются. У кита и китообразных хребет снова почти прямой, а шейному отделу осталось лишь исчезнуть.

У человека происходят другие изменения. При рождении у нас имеется позвоночный столб с двумя изгибами, присущий типичному позвоночному, обитающему на земле, – вогнутая кривая в области шеи и выпуклая аркообразная кривая на спине. Желая приблизиться к чему-либо, младенец, подобно четвероногому животному, довольно умело подползает. Однако на втором году жизни младенец встает на ноги и находит, что оставаться в таком положении ему удобнее и естественнее. Для прямохождения человеческий позвоночный столб выгибается назад в области бедер, образуя новую кривую. Человеческий позвоночный столб, хотя все еще совершенно прямой, если смотреть со спины, демонстрирует ряд довольно элегантных кривых, сходных по форме с латинской «S», если смотреть сбоку.

Человеческое тело, на первый взгляд, подвергается опасности в вертикальном положении, однако изгибы позвоночного столба помогают относительно легко поддерживать такое положение и придают нам упругое равновесие. Другие животные, которые способны вставать на задние конечности, такие, как медведи и гориллы, не имеют изгибов позвоночника в области бедер и, следовательно, не могут долгое время находиться в вертикальном положении. Поэтому горилла редко находится в вертикальном положении, а обычно из-за отсутствия изгибов позвоночника наклоняется вперед и частично опирается на костяшки передних конечностей.

Существуют двуногие существа, такие, как кенгуру и птицы, которые сохранили горизонтальный позвоночный столб. Сохранять равновесие им позволяет сравнительно длинный хвост, служащий противовесом для передней части тела. Исключение – пингвин с довольно смешной человекоподобной походкой вперевалку.

Запрокидывание позвоночного столба у человека вызывает трудности по сравнению с животными. Анатомы пользуются термином «дорсальный», что значит «в направлении спины». Если речь идет о человеке, «дорсальный» означает «в направлении спины (сзади)», но если речь идет о большинстве других животных, то это значит «в направлении вверх (вперед)».

Кроме того, имеется термин «вентральный», что означает «в направлении живота», то есть впереди у человека, но внизу у большинства других животных. Определения «передний» и «задний» означают «по направлению к голове и хвосту», соответственно, когда речь идет о положении у большинства животных, и «в направлении живота и спины», если речь идет о человеке.

Возможно, самый безопасный способ избежать путаницы состоит в том, чтобы совсем забыть о положениях вверх, вниз, вперед, назад и определять направления в отношении частей тела. У большинства позвоночных «дорсальный» означает «в направлении к позвоночному столбу», «вентральный» – «в направлении живота», «передний» – «в направлении головы» и «задний» – «в направлении хвоста». У человека «верхний» – это в направлении головы, «нижний» – в направлении ног.

Позвоночник и ребра

Поскольку спинная струпа (хорда) изначально располагается вентрально по отношению к нервному тяжу, основная часть типичного позвонка все еще располагается вентрально. Позвонок представляет собой твердый цилиндр из кости, называемый телом позвонка. От него отходит костная дуга, замыкающая пространство в виде неправильного круга. Это замкнутое пространство – позвоночное отверстие, а образующая его костная арка – дуга позвонка. Как вы можете догадаться из определения, дорсальный спинной мозг проходит через это кольцевое отверстие, вернее, через ряд отверстий, образованных расположенными друг за другом позвонками.

Дуга позвонка имеет три выступа, или отростка. Один расположен дорсалыно (иногда несколько наклонен вниз), и именно его вы чувствуете, когда проводите пальцем по позвоночному столбу. Эти выступы, которые легко нащупать, называются остистыми отростками. Два других выступа по бокам с каждой стороны, направленные в стороны, – поперечные отростки.

Если вы когда-нибудь обгрызали шейку цыпленка, то знаете, какими острыми и неровными могут быть эти отростки. Неровности – не бесполезные украшения, они служат важной цели, поскольку именно к этим отросткам прикрепляются различные мышцы, к которым, в свою очередь, могут присоединяться другие кости.

Человеческие позвонки подразделяются на три разные группы. Семь самых верхних, к примеру, называются шейными позвонками. Как следует из их названия, они являются позвонками шеи. То, что таких шейных позвонков семь, типично для млекопитающих. За исключением пары видов ленивцев, все млекопитающие, независимо от длины шеи, имеют их всего семь, ни больше ни меньше. В случае с китом, у которого нет шеи, эти позвонки расплющены до незначительных размеров, и все-таки осталось именно семь расплющенных позвоночных дисков. Что же касается жирафа, то и его длиннющая шея содержит всего семь позвонков, хотя они так вытянуты, что скорее похожи на кости конечностей, чем на позвонки.

Птицы не обладают столь определенным числом шейных позвонков, как млекопитающие, и обычно имеют позвонков почти в два раза больше. И поэтому (факт, близкий сердцу почитателей раздела «Хотите верьте, хотите нет») воробей имеет больше костей в шейном отделе, чем жираф. Отсюда следует также, что птицы, такие, как лебедь или фламинго, обладают гораздо большим диапазоном движений и грацией своих длинных шей, чем жираф. Действительно, слова, что у девушки «лебединая» шея, может быть воспринято как приятный комплимент, но сказать, что шея у нее «как у жирафа», – значит причинить обиду. Безусловно, с точки зрения анатомии шея девушки действительно походит на шею жирафа, а не лебедя, но такое уточнение, по всей видимости, также не пойдет на пользу, и я уверен, только ухудшит положение дел.

У человека первый шейный позвонок имеет специально приспособленную форму, обеспечивающую сочленение с костной структурой головы – черепом. У него нет тела, он состоит только из дуги. Более того, это довольно большая дуга, поскольку спинной мозг в этом месте расширяется, чтобы стать головным мозгом.

Когда вы киваете, позвоночник сгибается между черепом и первым позвонком. Поскольку человек, как правило, имеет череп шарообразной формы, который покоится на дуге этого первого позвонка, подобно тому как земной шар покоится на плечах гиганта Атланта в греческом мифе, этот позвонок и называется атлант.

Когда вы качаете головой из стороны в сторону, атлант совершает движение вместе с черепом, и движение это происходит вдоль раздела между первым и вторым шейными позвонками.

Второй позвонок имеет специальный отросток, выступающий вверх. К нему точно подходит атлант, и передний отросток действует как ось, когда мотают головой в знак отрицания. Второй позвонок, следовательно, называется осевой.

Отростки шейных позвонков довольно острые и слегка разветвлены на концах.

Следом за шейными позвонками располагаются двенадцать торасикальных позвонков (от латинского слова «грудь»), которые проходят по всей длине грудной клетки. (Грудные позвонки иногда называют дорсальными позвонками, но это некорректный термин, поскольку все позвонки дорсальные.)

Грудные позвонки имеют поперечные отростки, которые чуть длиннее всех остальных, поскольку к ним крепятся ребра. К каждому поперечному отростку каждого грудного позвонка крепится по одному ребру. Всего таких пар 12, а в сумме у человека 24 ребра. В том месте, где ребро встречается с позвонком, оно продолжено двумя отростками, один примыкает к поперечному отростку позвонка, а другой – к самому центру. Каждое ребро изгибается в виде наклоненного книзу полукруга, и взятая вместе пара составляет часть грудной клетки. Большинство пар проходят вентралыно и присоединяются к плоской кости, выступающей, несколько уходя вниз, по средней линии спереди грудной клетки. Это – sternum (от греческого слова «грудь»), или грудина.

Первая пара ребер относительно короткая, но каждая из следующих шести пар все длиннее и длиннее. Семь пар присоединяются непосредственно к грудине, и из-за этого их иногда называют истинные ребра. Пары восьмая, девятая и десятая – это ложные ребра. Они не присоединяются непосредственно к грудине, по сходятся и сочленяются с седьмым ребром перед грудиной. Таким образом, спереди грудной клетки находится резкая, направленная вверх выемка в костной структуре, что вы легко можете почувствовать, проведя рукой по линии своих нижних ребер. Одиннадцатая и двенадцатая пары ребер не замыкают окружность, а закапчиваются, так сказать, посередине груди.

Это колеблющиеся ребра. Ребра и грудину, вместе взятые, называют грудной клеткой.

Парность ребер подтверждает нашу двустороннюю симметрию. Поэтому кости, которые встречаются поодиночке, должны располагаться по средней линии тела. Примеры тому – различные позвонки и грудина. Любая кость, которая лежит с одной стороны средней линии, имеет парную кость, свое зеркальное отражение по форме.

Позвонки и ребра, вместе взятые, являются самым очевидным показателем фундаментальной сегментации человеческого тела. Такой показатель гораздо более впечатляющ у некоторых других позвоночных. Рептилии в основном имеют ребра, примыкающие к каждому позвонку, за исключением хвостовых. Большой питон с двумя сотнями позвонков, идущих вдоль спины по всей длине, имеет две сотни пар ребер, и его скелет имеет безошибочное сходство с чудовищной сороконожкой.

К слову сказать, было бы неплохо обратить внимание на то, что число ребер у мужчины и женщины одинаково. Из-за легенды, рассказанной в Книге Бытия (2:21–22), смысл которой в том, что Бог сделал Еву из ребра, вынутого из бока Адама, кто-то может предположить, что у мужчин одного ребра недостает. Это не так. Однако анатомы могут легко отличить женский скелет от мужского по различиям формы и пропорций некоторых костей, но ни один из представителей какого-либо пола не имеет костей, отсутствующих у представителя пола противоположного.

Но давайте вернемся к позвоночному столбу. Позади грудных есть пять люмбарных (от латинского слова «поясница»), то есть поясничных, позвонков. Они образуют узкую линию талии скелета. К этим позвонкам ребра не присоединяются, именно потому некоторые особы женского пола могут довольствоваться узкой линией талии, которая подчеркивает более широкие места сверху и снизу.

Поясничные позвонки – самые большие и тяжелые в позвоночнике, потому что из-за прямохождения они поддерживают массу всей верхней половины тела. Шиловидные отростки этих позвонков более обрубленные и расположены дальше друг от друга, чем у шейных и грудных. Это дает человеку возможность довольно сильно прогибаться назад в талии. Если бы шиловидные отростки были такими же, как у грудных позвонков, их взаимное пересечение мешало бы позвоночнику прогибаться назад.

За поясничными позвонками следуют пять крестцовых позвонков, которые в некотором отношении отличаются от всех тех, что я описал до этого. Пять крестцовых позвонков у маленьких детей располагаются отдельно друг от друга, но с возрастом пространство между ними костенеет, и они сливаются в одну кость, называемую крестец: у взрослых все, что указывает на изначальное разделение, – это четыре поперечные линии, там, где имело место срастание, и четыре пары отверстий по два с каждой стороны средней линии. Эти отверстия формируются, когда отростки примыкающих крестцовых позвонков сливаются в единое целое. Отверстия, такие, как эти, в кости, или в какой-либо другой сплошной структуре тела называются по-латыни foramina, единственное число – foramen.

Случай с крестцом показывает, что нельзя быть слишком уверенным и поспешным при описании строения человеческого тела. Оно имеет присущие только ему особенности. Легко сказать, например, что в позвоночном столбе человека 33 кости, но считать ли крестец одной костью или пятью? Ясно, что у младенца их пять, а у взрослого – одна. Если считать крестец одной костью, тогда в позвоночнике человека насчитывается всего 29 костей. Имеются случаи, когда у некоторых людей кости, например, срастаются, поэтому можно говорить лишь о приблизительном числе костей в человеческом теле, как я уже заметил в начале главы, когда сказал, что их чуть больше 200. Иногда число костей определяется точно как 206, по это не всегда так.

Крестец образует прочную кость, к которой надежно крепятся кости бедер у человека и задних конечностей у животных. У человека он пропорционально больше и сильнее, чем у других млекопитающих, поскольку человек – существо прямоходящее, на его скелет приходится значительная масса. Млекопитающие, которые приспособились к обитанию в море до такой степени, что у них отсутствуют задние конечности (например, киты и морские коровы), не имеют крестца, у них есть лишь ряд поясничных позвонков, идущих вниз к хвосту. Поскольку крестец тесно связан с костями бедра, а женские бедра шире мужских, то и крестец у женщин тоже шире. Это один из признаков, по которым анатом может отличить женский скелет от скелета мужского.

Позвонки последней группы у большинства млекопитающих бросаются в глаза, поскольку являются каудалъными (от латинского слова «хвост»), или копчиковыми. Их много у млекопитающих с длинными хвостами. Можно подумать, что человек, который явно не имеет хвоста, обходится без каудальных позвонков, по это не так.

У человека ниже крестца располагаются четыре небольших позвонка, причем каждый последующий меньше предыдущего, и все они без позвоночной дуги. Это остатки того, что могло бы быть хвостом. У некоторых людей таких позвонков пять, и это еще одна причина для того, чтобы отказаться от категоричности суждений относительно числа костей в человеческом скелете. Все вместе эти последние позвонки образуют копчик, формой напоминающий клюв кукушки. Каждый такой позвонок называется копчиковым.

Дабы рассеять сомнения в том, что копчик представляет собой хвост, а не что-либо иное, следует обратиться к развитию человеческого эмбриона. На ранних стадиях у него образуется небольшая, но явно различимая область хвоста. К восьми неделям развития хвост исчезает, по его мимолетное существование позволяет утверждать, что человек произошел от какого-то животного с хвостом и все еще носит хвост спрятанным под кожей, как последнее доказательство этого. Заметим, что горилла, похоже, гораздо дальше отошла от своего предположительно хвостатого предка, чем мы, так как сократила число копчиковых позвонков до трех, по сравнению с нашими четырьмя.

Позвоночный столб состоит не из одних только костей. Он также содержит хрящ, вещество, из которого был образован позвоночник первых позвоночных. Ребенок рождается со скелетом, по большей части состоящим из хрящевой ткани, и процесс окостенения продолжается до достижения взрослого возраста. В качестве примера возьмем участки ребер, прилегающие к грудине. Они представляют собой полоски хрящей, называемые реберными хрящами. Эти реберные хрящи, длинные у маленьких детей, становятся гораздо короче у взрослых.

Эластичность и гибкость хряща играет важную роль в позвоночном столбе. Между отдельными позвонками находятся обрубленные цилиндрические диски из волокон и хряща, содержащие в центре студенистое (желатиновое) вещество, которое можно считать последним напоминанием об изначальной спинной струне (хорде). Эти диски пористые и способные сжиматься, что позволяет плавно сгибаться позвонку. Они также выполняют роль амортизаторов, поэтому позвоночный столб способен выдерживать внезапные изменения давления, которые возникают, скажем, при прыжке с высоты в шесть футов или при поднятии тяжести массой 100 фунтов. В пожилом возрасте диски утрачивают желатиновый центр, целиком и полностью становясь хрящами. Этим и объясняется характерная скованность движений, которая возникает в преклонном возрасте.

Межпозвоночные диски обрели определенную известность из-за изъянов, доставшихся нам из-за нашего вертикального положения. Вертикальное положение чрезвычайно полезно человеку с точки зрения освобождения его рук и кистей для целей иных, чем передвижение. Оно также придает ему дополнительный рост, позволяя извлечь больше пользы из органов осязания, расположенных на голове. Тем не менее, прямохождение – чудовищное извращение строения четвероногого животного.

На протяжении нескольких сотен миллионов лет строение наземных позвоночных соответствовало внутреннему скелету, состоящему из более или менее горизонтального (хотя и выгнутого) позвоночного столба, прочно установленного на четырех опорах. На протяжении более одного миллиона лет, или чуть меньше, различные человеческие и недочеловеческие виды довели всю структуру до конца. Несмотря на то что приспособляемость к подобным переменам впечатляет, нужно признать, что позвоночный столб не полностью приспособился к новой ситуации.

В результате кратковременного чрезмерного напряжения один из дисков может слегка выдвинуться между позвонков. Это чаще всего происходит в поясничной области, где, благодаря вертикальному положению, сосредоточиваются почти невыносимые нагрузки. Такой «выскочивший» диск будет, естественно, защемлять близлежащие нервы, вызывая мучительную боль – цена, которую мы (наряду с другими) платим за то, что несколько сотен тысяч лет назад встали на задние конечности.

Череп

Верхняя часть позвоночного столба связана с черепом, который составляет костную основу головы и лица.

Главная часть скелета головы – это почти гладкая, яйцевидная конструкция, называемая cranium (от латинского слова «череп»). Она почти полностью вмещает мозг, единственный орган нашего тела, имеющий столь близко прилегающее костное покрытие. Можно считать, что мозг заключен в раковину.

У основания черепа находится отверстие, называемое по-латыни «foramen magnum» («большое отверстие»), которое соответствует увеличенной нейралыной (верхней) дуге атласа, то есть первого позвонка. Шишки в нижней части черепа по обе стороны от большого отверстия точно совпадают с впадинами атласа. Такая костная шишка называется мыщелок. Через большое отверстие проходит утолщенный спинной мозг, внутри черепа он расширяется и образует головной мозг человека. В некотором отношении череп можно рассматривать как образующий гигантскую замкнутую нейральную дугу.

Развитие специализированной и довольно сложной костной структуры в районе переднего конца примитивного нервного тяжа является результатом процесса, который начался на довольно раннем этапе истории эволюции. Как только появились многоклеточные организмы с двусторонней симметрией (задолго до первых наскальных рисунков первобытного человека), стало возможным обрести предпочтительное направление движения. С одной стороны плоскости симметрии будет голова, а с другой – хвост. Головой определялся конец, который указывал направление, в котором двигалось животное. Это означает, что именно голова всегда, так сказать, открывала новые земли и прокладывала путь в новое и неизведанное. Специальные органы для определения изменений в окружающей среде были наиболее полезны, если располагались на голове. Для того чтобы соотносить впечатления, полученные подобными «органами чувств», передний конец нервного тяжа имел тенденцию к усложнению.

Эта тенденция к разрастанию переднего конца нервного тяжа называется цефализация (от греческого слова «голова»), или образование головного конца эмбриона, и она обнаруживается у многих типов.

Хордовые, путем смещения нервного тяжа в дорсальное положение, похоже, в некотором смысле начали все сначала. По крайней мере, ланцетник (хордовое, а не позвоночное) отличается полным отсутствием головы. У него нет выступающих органов чувств, нет разрастания нервного тяжа, фактически, само его название указывает на то, что у него отсутствует голова, о которой стоило бы говорить, и он в равной степени заостренный с обоих концов.

Цефализация началась с подтипа позвоночных и доведена у его представителей до величайших крайностей, какие только способен продемонстрировать животный мир. Бесчелюстные, у которых впервые образовались хрящевые позвонки для защиты нервного тяжа в целом, также обзавелись хрящевой коробкой, чтобы вместить и защитить увеличенный передний конец этого нервного тяжа. Кроме того, у бесчелюстных и их потомков – пластинчатых – образовался костный щит, чтобы защитить драгоценную и особенную область головы.

Довольно странно, но этот самый костный щит, который, казалось, исчезнет с вымиранием пластинчатых и покрытых панцирем бесчелюстных, оставил след на всех их лишенных брони потомках, включая и нас с вами. Доказательством тому служит развитие различных костных структур у эмбриона. Большинство костей организма образовались в процессе окостенения изначально хрящевых структур, которые, таким образом, служат моделями для конечного продукта. Это так называемые хрящевые кости, и примером тому могут служить позвонки, ребра и грудина. Человеческий череп, однако, не развивался по хрящевой модели. Кости, составляющие его, начинают формироваться под кожей, словно возвращаясь к давно прошедшему времени, когда такая кость образовывалась скорее снаружи, чем внутри организма. Череп, очевидно, – это реликвия от внешнего панциря пластинчатых, функция которого сузилась. Вместо того чтобы защищать голову и переднюю часть вообще, он втянулся внутрь и стал служить тесным вместилищем мозгу, а также защитой для наиболее специализированных и наиболее уязвимых органов чувств[4].

У низших позвоночных строение черепа имеет тенденцию усложняться. Эволюция шла в направлении большей простоты и уменьшения числа отдельных костей. Рыбы имеют более 100 костей черепа, некоторые рептилии – только 70, а примитивные млекопитающие – лишь 40. В отличие от них человеческий череп состоит всего из 23 костей, и только 8 из них хватает для того, чтобы образовать череп. В этом есть смысл, потому что костная структура, предназначающаяся для защиты, наиболее уязвима в местах сочленения, и чем меньше таких мест, тем прочнее конструкция.

Из костей черепа самая выпуклая лобная кость, представляющая собой одну кость, образующую лоб и переднюю половину верхней части черепа. Лобная кость внизу доходит до костного круга, окружающего глаз, который называется глазной впадиной (глазницей), и до верхней части носа. Непосредственно над каждым глазом имеется низкий костный бугор, проходящий вдоль лобной кости, который, возможно, изначально служил дополнительной защитой для глаза. Он очень ярко выражен у человекообразных обезьян и достаточно выражен у первобытного человека. Этот бугор все еще присутствует у взрослых мужчин, но совершенно отсутствует у детей и взрослых женщин (вот почему лоб женщины столь привлекательно гладок).

Позади лобной кости, образуя остов оставшейся верхней части черепа, располагается пара костей, которые соединяются в середине верхней части. Это париетальные (теменные) кости, которые похожи на стенки мозга. Еще дальше назад находится одна кость, образующая поверхность задней части черепа. Это затылочная кость, в просторечье называемая затылком.

По обеим сторонам черепа, ниже теменных, расположены две височные кости. Они находятся в той части головы, которую обычно называют висками. Существуют несколько теорий о связи висков со временем, поскольку латинский термин, обозначающий височную кость, происходит от слова «время». Ни одна из них не является достаточно убедительной, но наиболее приемлемая такова: поскольку волосы со временем седеют прежде всего на висках, эта часть головы наиболее явно отмечает ход времени.

Все шесть костей, упомянутых до сих пор (лобная, затылочная, две теменные и две височные), составляют основную структуру черепа. Остаются еще две кости, которые не столь явно видны, потому что находятся в углублениях черепа и скрыты от нас глазами. Это – клиновидная и решетчатая кости[5].

Можно предположить, что в ходе эволюции число костей черепа уменьшилось, так оно и есть, но, тем не менее, кажется, существует предел снижению числа костей.

Кости черепа у новорожденного ребенка не соединены. При рождении в черепе имеется шесть порядочного размера щелей, еще неокостеневших. Они называются родничками, потому что в этих местах можно прощупать пульсацию кровеносных сосудов под кожей, которая врачам напоминает бьющую струю родника. Самый большой родничок находится на макушке. Любому родителю известно о наличии именно этого родничка, и особенно у первого ребенка.

Наличие таких рыхлых структур черепа у новорожденного важно для того, чтобы роды прошли нормально. Череп – самая большая часть плода, и, если он сумеет пройти через родовой канал, остальное тело преодолеет его без особого труда.

Для того чтобы череп прошел через родовой канал, необходима определенная степень смещения костей, и пространства между костями ее обеспечивают.

После рождения окостенение продолжается, и ко второму году даже самый большой родничок закрывается. Однако полное окостенение отмечается в зрелом возрасте, что также жизненно важно, поскольку только при относительно незаконченном сочленении кости черепа могут увеличиваться в размерах и давать место растущему мозгу.

Когда рост завершается, кости черепа плотно срастаются вместе. Образовавшиеся границы представляют собой зазубренные неровные линии, как будто каждая кость пыталась как можно глубже врасти в соседнюю и это состязание закончилось вничью, когда одна преуспела в одном месте, а другая уравняла шансы в другом. Такое сложное, извивистое соединение называется шов. Переплетающая линия шва такова, что кости нельзя отделить друг от друга, если только их не разбить. Следовательно, череп взрослого человека во всех отношениях представляет собой одну кость.

Лицо, хотя и обладает меньшей площадью поверхности, чем череп, костей имеет почти в два раза больше – 7 парных и 1 непарную, всего – 15. Начнем с того, что имеются 2 носовые кости, которые образуют спинку носа у его корня. Позади носовых костей находится сошник (от слова «соха»), названный так из-за своей формы, конечно, но такое сравнение непонятно современному урбанизированному населению. Сошник представляет собой костную часть тканей, разделяющих внутреннюю часть носа на две ноздри.

Таким разделителем является носовая перегородка. Нижняя часть перегородки не костная, а хрящевая, поэтому ее можно согнуть и перекрутить. Человеческий череп не содержит ничего, что указывало бы на наличие носа, существование которого у нас не вызывает сомнений, вследствие чего скелет имеет ужасающе безносый вид, который добавляет ему уродства вместе с пустыми глазницами и оскаленной ухмылкой.

Задняя сторона ноздрей окаймлена нижней носовой раковиной, которая получила такое название из-за спиральной формы, подобной раковине улитки. Имеются также средняя и верхняя носовые раковины, которые являются не отдельными костями, а скорее отростками решетчатой кости.

Позади носовых костей расположены слезные кости, составляющие часть глазницы. Они названы так потому, что располагаются по соседству со слезными протоками.

Таким образом, в наличии имеются не менее 7 костей, составляющих нос и его окружение, – 2 носовые кости, сошник, 2 слезные кости и 2 нижние носовые раковины.

Большая часть фронтальной плоскости лица от глаза до верхней челюсти ужесточается верхнечелюстными костями. Эти кости сходятся посередине и образуют всю верхнюю челюсть. Она, в свою очередь, составляет часть верхней границы рта, проходит под щеками и достигает глаза, образуя часть глазной впадины. Позади верхнечелюстных костей в своде ротовой полости находятся гораздо более мелкие нёбные кости, также сходящиеся посередине, названные так потому, что они составляют нёбо – задний свод рта. Скуловые кости образуют боковины лица впереди клиновидной и височной костей черепа. Они образуют костный выступ над верхней челюстью и в народе именуются «скулами». Скуловая кость также достигает границы глаза и составляет часть глазной впадины. Все это указывает на то, что каждая глазная впадина состоит из частей не менее семи костей лицевой и мозговой частей.

Все лицевые кости, которые я перечислил, неподвижно присоединены друг к другу и к черепу, поэтому лицевая часть черепа, по крайней мере вдоль линии верхней челюсти, представляет собой единое целое. Но в голове есть еще одна кость, и она подвижная. Естественно, я имею в виду нижнюю челюсть.

Как я уже говорил, нижняя челюсть позвоночных изначально образовалась у пластинчатых из первой жаберной дуги. Изначально нижняя челюсть была отделена от остального скелета головы. У акул дело обстоит именно так. Однако у костных рыб верхняя челюсть слилась с черепом, и такая же ситуация у всех их четвероногих потомков. Нижняя челюсть присоединена с помощью сустава к задней части верхней челюсти и должна конечно же оставаться подвижной, если нужно было сохранить способность кусать и жевать.

Здесь эволюционный процесс тоже шел в направлении снижения числа костей и, следовательно, укрепления строения. Многочисленные кости нижней челюсти рептилий уменьшились до двух, по одной с каждой стороны, у млекопитающих, и эти две сливаются в одно целое ко второму году жизни человека. Эта единственная кость нижней челюсти называется мандибула (от латинского слова «жевать»).

Человек, как и все млекопитающие, не полностью утратил следы остальных костей нижней челюсти рептилий. По мере того как мандибула увеличивалась в размерах, она в конце концов отодвинула остальные кости назад, некоторые оказались в среднем ухе. Их 6 – по 3 в каждом среднем ухе. Из-за своей формы они названы стремя (слуховая косточка), молоточек и наковальня. Из них стремя считается остатком скорее второй жаберной дуги, чем первой, из которой образовалась почти вся нижняя челюсть.

Косточки обычно не считаются костями черепа, так же как и одна из костей, расположенная у основания языка, гиоидная («U-образная» по-гречески) кость. Это также остаток второй жаберной дуги. Хотя ее иногда называют подъязычной костью, она находится вовсе не в языке, а между мандибулой и голосовой полостью, и необычно то, что она не присоединена ни к одной другой кости, пребывает в полной изоляции. У рыб эта кость служит важным связующим звеном между нижней челюстью и остальным черепом, но утратила эту функцию у человека.

Зубы

На верхней и нижней челюсти человека располагаются различные зубы. Это не кости. Они твердые, разумеется, даже тверже костей, и состоят в большей степени из фосфорнокислого кальция, по структура зубов значительно отличается от структуры костей.

Зубы возникли у примитивных акуловых рыб и, вероятно, вначале представляли собой видоизмененную рыбью чешую. Сначала они были не дифференцированы, все имели простую коническую форму. Их было много, и они менялись по мере изнашивания. Тенденция эволюции, однако, состояла в том, чтобы снизить количество зубов и число их замен. Более того, группы зубов видоизменились, приспосабливаясь для различных функций.

У высших млекопитающих число зубов снизилось максимально до 44; это максимальное количество обнаруживается у собак и свиней, к примеру, хотя у многих других млекопитающих (и у человека) это число значительно меньше. Зубы млекопитающих подразделяются на четыре разные группы, и все эти группы представлены во рту у человека.

Спереди во рту расположены резцы (от латинского слова «врезаться»). Это долотообразные зубы с режущей поверхностью в виде узкой линии, так что, когда верхние и нижние резцы встречаются, они действуют как ножницы. Для осуществления этого действия с предельной эффективностью, когда челюсть закрывается, нижние резцы должны заходить вверх чуть сзади верхних и входить в контакт с их задней поверхностью. Если верхние резцы слишком выдаются вперед или нижние уходят далеко назад так, что между ними при закрытой челюсти образуется зазор, то эффективность их функции снижается. Это разновидность неправильного прикуса.

Следом за резцами находятся клыки (от латинского слова «собака»), конические разрывающие зубы, которые наименее специализированы и наиболее походят на зубы собаки. У собак эти зубы выступающие. Клыки верхней челюсти часто называют глазными зубами, исходя из ошибочного представления, что их корни каким-то образом соединяются с глазами.

Затем идут малые коренные зубы, или премоляры, которые по виду напоминают двойные клыки, поскольку, видимо, состоят из двух слившихся друг с другом конусов.

И наконец, идут большие коренные зубы, или моляры (от латинского слова «жернов»), рабочие поверхности которых имеют четыре или пять тупых выступов, или вершин, которые сливаются в неровную поверхность. Пищу они перемалывают, подобно жерновам, поскольку нижняя челюсть движется из стороны в сторону. Эти зубы называют коренными.

Среди полного набора из 44 зубов, который имеют высшие млекопитающие, 12 резцов, 4 клыка, 16 премоляров и 12 моляров. Зубы располагаются симметрично по обе стороны средней линии лица, поэтому при перечислении зубов определенного вида достаточно пронумеровать их только с одной стороны рта, другая сторона предположительно идентична (за исключением потери зубов из-за болезни или несчастного случая). Проставляются числа в том порядке, в каком зубы находятся во рту: резцы, клыки, премоляры и моляры. Формула зубов для лошади или свиньи может быть представлена таким образом:

Однако у многих млекопитающих не только уменьшилось число зубов, но и акцент сместился с одной группы зубов на другую. У грызунов увеличены резцы, являются самыми выступающими зубами во рту и непрерывно растут, заменяясь новыми по мере того, как стачиваются, оттого что животное постоянно что-то грызет. У плотоядных животных, например у тигра, увеличены клыки. У травоядных животных, таких, как крупный рогатый скот и лошади, которые должны постоянно перемалывать грубые зерна и траву, моляры развиты больше остальных зубов и имеют чрезвычайно затейливую перетирающую поверхность.

Особое назначение зубов иногда приводит к тому, что они достигают гротескных размеров, как бивни у слонов, которые являются разросшимися верхними резцами, или моржей, представляющие собой разросшиеся верхние клыки.

В то же время зубы, которые не приносят пользы для животного, могут вообще исчезнуть. У крупного рогатого скота отсутствуют резцы и клыки верхней челюсти, а у кашалота совсем нет зубов в верхней челюсти. У нарвала, говорят, есть только два зуба, один из которых у самцов растет вперед в форме витого клыка длиной до 8 футов. У муравьеда вообще нет зубов, так же как и у целого класса птиц.

Зубы человека значительно менее специализированы, чем зубы большинства млекопитающих. Возможно, это ключ к нашему успеху, поскольку мы не посвящали себя в значительной степени какому-то одному направлению.

Зубы человека маленькие, принимая во внимание наш размер и вес, но это следствие общего уменьшения лица человека за более чем миллион лет эволюции. У большинства животных лицевая часть головы выдвинута вперед и образует морду, так что челюсти могут хватать, в то время как глаза – видеть. Челюсти, следовательно, достаточно большие, чтобы вместить большие зубы. Развитие у человека и родственных животных руки, способной брать пищу и подносить ее ко рту, сделало морду ненужной. Небольшие по размеру челюсти вмещают только небольшие по размеру зубы.

По этой же причине зубы взрослого человека не могли соответствовать принятой норме полного числа зубов, кратного 12. И все-таки, несмотря на эту потерю, мы сохранили некоторые из каждой разновидности зубов и не развили никакие из них чрезмерно, а имеем равное число зубов как на верхней, так и на нижней челюсти.

Зубная формула человека такова:

Млекопитающие в основном имеют два набора зубов на протяжении своей жизни. Причина тому ясна. Челюсть молодого млекопитающего слишком мала, чтобы соответствовать размеру и числу зубов, которые потребуются взрослой особи. Не можем мы ожидать и того, что зубы прорежутся маленькими и станут расти вместе с ребенком, поскольку, как только зубы прорезались, они теряют способность к дальнейшему росту.

У ребенка, к примеру, сначала прорезываются 20 маленьких зубов. Их называют по-разному: временными зубами (поскольку они неизбежно выпадут) или молочными зубами, потому что первый зуб появляется у ребенка, когда он в основном еще питается молоком, а также младенческими зубами.

При рождении эти зубы уже формируются в деснах, но первые из них, два нижних средних резца, не прорезываются через десны до второго года жизни. Процесс прорезывания зубов на удивление болезненный, и в период, когда у ребенка режутся зубки, он становится капризным, и это огромное испытание для его родителей. Когда ребенку исполняется два или два с половиной года, процесс может прекратиться, и в этот момент его зубная формула следующая:

Как вы можете видеть, резцы, клыки и премоляры в том же количестве, что у взрослого. Не хватает 12 моляров. Хотя 8 самых дальних детских зубов и называются молярами, они заменяются взрослыми премолярами. Настоящие взрослые моляры появляются заново и без всяких предшественников.

Первыми из постоянных зубов, приблизительно в возрасте шести лет, появляются первые моляры. Они выходят позади молочных зубов в челюсти, которая к тому времени достаточно вырастает, чтобы вместить их. После этого молочные зубы начинают выпадать спереди, продвигаясь назад. Обычно между прорезыванием первого зуба и появлением второго наступает перерыв, отсюда и характерная беззубая улыбка шести– или семилетнего ребенка.

К тому времени, когда ребенку исполняется двенадцать лет, первые зубы полностью заменены, и только в подростковом возрасте появляются вторые и третьи моляры, челюсть к тому времени почти достаточно выросла, чтобы вместить их. Я говорю «почти», потому что на самом деле человеческая челюсть в большинстве случаев не вырастает достаточно большой, чтобы благополучно вместить третий и последний набор моляров. Прорезывание этих зубов обычно задерживается до двадцатилетнего возраста, чтобы дать челюсти, так сказать, последний шанс. По этой причине третьи моляры в народе известны как «зубы мудрости», поскольку они появляются лишь в том возрасте, когда их владелец может считаться достигшим возраста мудрости.

В некоторых случаях один или более, бывает, даже все четыре зуба мудрости вообще не прорезаются. Это не большая потеря, потому что для рациона современного человека хватит и восьми моляров. К тому же, появляясь, зубы мудрости зачастую неловко теснятся в челюстях и даже могут быть так тесно втиснуты (плотно сжаты) между челюстной костью и вторым моляром, что их удаление, необходимое из-за гниения, к которому эти зубы слишком склонны, становится делом оперативного вмешательства.

Есть веская причина полагать, что зубы мудрости находятся на пути к исчезновению и через относительно короткое (с эволюционной точки зрения) время число зубов у человека снизится до 28.