* * *
Мы оставили человеческий эмбрион на четвертой неделе развития, как раз в тот момент, когда у него в результате смыкания краев нервного желобка формировалась нервная трубка, а края трехслойного зародышевого диска начали подворачиваться вниз. В конце концов эти края встречаются на средней линии и, вместо плоского бутерброда, образуют систему вложенных друг в друга трубок. После преображения трехслойного диска будущий человек в возрасте четырех недель выглядит как некое подобие животного, имеющего голову и хвост. Эктодермальный листок зародышевого диска теперь покрывает все тело эмбриона, а не только его спину. Энтодерма дает начало оболочке, выстилающей изнутри кишку, и этот слой так и остается внутри зародыша, не показываясь на его поверхности спереди. Между эктодермой и энтодермой находится «начинка сэндвича» – мезодерма. Теперь внутри эмбриона закипает настоящая кулинарная работа в соответствии с заложенными в программе рецептами, но эмбриону предстоит сделать нечто куда более сложное, нежели любому ведущему популярной кулинарной передачи.
Возможно, в это пока трудно поверить, но эти три вложенные друг в друга цилиндра представляют собой основу строения человеческого тела. Наружная трубка со временем превращается в кожу (эпидермис). Внутренняя трубка становится пищеварительным трактом – от ротовой полости до заднего прохода. А мезодерма, расположенная между кожными покровами и стенкой кишечника, превращается во все остальное – внутренние органы, кости и мышцы.
Пятинедельный человеческий эмбрион
Эмбрион между тем не теряет времени даром, и если вы посмотрите на него в возрасте пяти недель, то увидите, что с ним начинают происходить и другие, весьма интересные вещи. В верхнем отделе шеи появляются жаберные или глоточные дуги: по пять на каждой стороне тела. Жаберные дуги хорошо видны снаружи, а их внутренние поверхности обрамляют глотку – верхний отдел кишечной трубки плода. Наружная поверхность жаберных дуг одета той же оболочкой, что и все остальное тело эмбриона – эктодермой. Внутренняя поверхность жаберных дуг выстлана энтодермой. Между этими двумя слоями расположена рыхлая эмбриональная ткань, мезенхима, которая частично происходит из мезодермы, а частично – из клеток нервного гребня. Эта мезенхима развивается в хрящевые пластинки и мышцы, а помимо этого, каждая жаберная пластинка содержит артерию и нерв.
У рыб все эти структуры развиваются и становятся неотъемлемой частью жабр: хрящи поддерживают жабры; артерии доставляют лишенную кислорода кровь от сердца к капиллярам жаберных лепестков и пластинок, где кровь насыщается кислородом, а затем поступает в крупную артерию, идущую вдоль позвоночника, – в дорсальную аорту. Часть мезенхимы эмбриональной рыбьей жаберной дуги превращается в мышцы, которые открывают и закрывают жабры. Нерв, проходящий внутри каждой жаберной дуги, иннервирует эти мышцы, а также обеспечивает чувствительность жабр.
Поперечный разрез глотки и жаберных дуг человеческого эмбриона
Ни мне, ни вам такой жаберный аппарат не нужен. Когда наши рыбообразные предки выползли на сушу, им пришлось изобретать новый способ извлечения кислорода из окружающей среды, и они сменили жабры на легкие. За непомерно долгое время эволюции жаберные дуги и все их содержимое стало объектом изменений, приведших к совершенно иному использованию этих зачатков в дальнейшем развитии. Так действует мельница эволюции – ничто не должно пропасть, надо просто придумать старой ненужной вещи новое применение. Специалист по эволюционной биологии Стивен Джей Гоулд использовал следующую аналогию: изготовление сандалий из старых автомобильных покрышек – то, что предназначалось для какой-то вполне определенной цели, можно использовать и для другой. В данном случае то, что когда-то было жабрами, пошло на «изготовление» гортани.
Артерии жаберных дуг несут кровь от сердца в две дорсальные аорты, которые, сливаясь, образуют затем одну аорту, расположенную ниже
Проследив судьбу хрящей двух нижних жаберных дуг человеческого эмбриона, ученые выяснили, что они превратились в хрящи гортани. Мышцы, которые открывали и закрывали жабры у наших предков рыб, стали мелкими мышцами гортани, включая и те, что движут голосовые связки. Нерв, иннервирующий эти мышцы, является одним из самых каверзных нервов в человеческом теле.
U-образный изгиб гортанного возвратного нерва
Десятый черепной нерв (называемый также блуждающим) выходит из основания черепа и проходит вниз по шее, отдавая ветвь к гортани. Однако эта ветвь не идет сразу к гортани по кратчайшему расстоянию, что было бы логично; вместо этого ветвь продолжает спускаться вниз по шее, входит в грудную клетку, а затем, сделав U-образный изгиб, поднимается вверх и только после этого входит в ткани гортани. Этот гортанный нерв поэтому так и называют: возвратным гортанным нервом.
Странная траектория, которую описывает возвратный нерв у взрослого человека, является одной из самых больших загадок анатомии человека. Между прочим, еще более странно и необычно эта ветвь выглядит у жирафа – у него возвратный нерв совершает долгий путь вниз, а затем вверх, вдоль длинной жирафьей шеи. Действительно, по какой такой причине нерв сбивается с пути, уходит в грудную клетку, а потом, словно опомнившись, делает петлю и возвращается назад, к гортани, хотя кратчайший горизонтальный путь был бы намного эффективнее? На самом деле возвратный нерв именно так сначала и расположен на ранней стадии развития эмбриона. Но, помимо нерва, есть и другие анатомические структуры жаберных дуг, которые сильно усложняют картину. А все дело в том, что жаберные артерии соединяют сердце эмбриона с аортой.
Отметим, что ваше сердце начинает развиваться в шейной области эмбриона. Когда нервы начинают расти в направлении мышц гортани, они проходят под самой нижней из артерий, соединяющих сердце с аортой. Много позже сердце эмбриона опускается в грудную клетку, увлекая за собой эти артерии, а с ними и гортанные нервы. Артерии изменяют свою конфигурацию и встраиваются в новое анатомическое окружение, но нервы оказываются в груди как в капкане – один (слева) под изгибом дуги аорты, а второй (справа) под подключичной артерией (которая дает начало артериям правой руки).
Эта необычность анатомического строения представляется избыточно сложной – если только не знать эмбриологию; если же прибегнуть к ее данным, то все сразу становится на место и обретает смысл. А если посмотреть на ситуацию с эволюционной точки зрения, то все оказывается еще понятнее. Ни одно животное не «проектируется» с чистого листа, на самом деле тело животного строится путем небольших изменений в предшествующих формах. В особенности это касается кровеносных сосудов и нервов – подобный подход объясняет их чрезвычайно сложное и запутанное строение у взрослого организма; ведь перед нами клубок электрических проводов или водопроводных труб, местоположение которых корректировалось на протяжении многих миллионов лет. Если, например, вы покупаете старый дом с массой спутанных проводов и невесть как уложенных водопроводных труб, то вы, конечно, можете разом все заменить. Однако эволюция не может позволить себе такой роскоши; ни один организм нельзя сразу лишить старых, еще работающих систем и поставить на их место абсолютно новые. Конечно, это усложняет анатомическое строение, зато наше тело может сообщить нам невероятно интересные сведения о нашем древнем эволюционном прошлом.
