Меандр вокруг многих кровеносных систем

Из сердец и множеством других способов, которыми естественный отбор придерживается для поддержания многоклеточной жизни.

Кровь подковообразных крабов голубого цвета: их транспортный кислородный белок основан на меди. Предоставлено: Гетти.

Помпа: естественная история сердца Билл Шутт Алгонкин (2021)

Богатое смыслом и метафорой слово «сердце» вызывает в воображении множество образов: насос, отвагу, доброту, любовь, масть в колоде карт, форму или наиболее важную часть объекта или материи. В наши дни это также напоминает о глобальном росте сердечных приступов и сердечно-сосудистых заболеваний, связанных с COVID-19. Как тема для книги, сердце - это орган, в котором много всего интересного.

Входит зоолог Билл Шутт. Его книга « Насос» отказывается связывать сердце с кровеносной системой и вместо этого использует ее, чтобы исследовать, как многоклеточные организмы нашли различные способы решения одной и той же фундаментальной проблемы: удовлетворения метаболических потребностей клеток, которые недоступны простой диффузии. Он пишет о совместной эволюции кровеносной и дыхательной систем: «Они взаимодействуют, зависят друг от друга и сами по себе в основном бесполезны».

В своих лучших проявлениях Шутт ведет нас в путешествие от происхождения первых сократительных клеток более 500 миллионов лет назад до появления позвоночных, вскоре после этого. Он принимает, например, подковообразных крабов, их кровь окрашена в синий цвет из-за присутствия на основе меди гемоцианина, транспортирующего кислород, белка (эквивалент человеческого гемоглобина на основе железа).

Мы узнаем, что у насекомых, лишенных настоящего сердца, есть мышечный спинной сосуд, который омывает их ткани кровоподобной гемолимфой. Дождевые черви тоже бессердечны, но с более сложным расположением пяти пар сократительных сосудов. У кальмаров и других головоногих моллюсков есть три отдельных сердца.

Есть множество зоологических самородков, которыми можно полюбоваться по пути. Трубчатое сердце морской струи, например, содержит клетки, похожие на кардиостимуляторы, которые позволяют ему двигаться в одном направлении, а затем в другом. Некоторым существам нужно много кислорода, другим - мало, что ведет к большему разнообразию. Он объясняет, что у полководцев (группа саламандр) нет ни легких, ни жабр: их относительно небольшие потребности в кислороде удовлетворяются за счет диффузии через кожу.

Кардиологические записи

Хагфиш может обойтись самым низким зарегистрированным аортальным давлением среди всех позвоночных - от 5,8 до 9,8 мм рт. Сердце жирафа, напротив, должно создавать необычайное давление - до 280/180 мм рт.ст., чтобы посылать кровь по своей двухметровой шее в мозг. Сердца колибри могут достигать поразительной скорости 1260 ударов в минуту. Сердца землеройки должны работать еще быстрее, каждый сердечный цикл длится всего 43 миллисекунды - частота сердечных сокращений должна быть «чертовски близка» к электрофизиологическому максимуму.

Шутт ссылается на одно из своих собственных исследовательских интересов, адаптацию к холоду у летучих мышей: физиологический трюк, при котором частота сердечных сокращений падает с более 500 ударов в минуту во время полета до менее 20 ударов в минуту во время спячки. Эти крайности метаболизма могут помочь объяснить, почему летучие мыши являются резервуаром для такого количества вирусов (AT Irving et al . Nature 589, 363–370; 2021). Тем не менее, Pump не содержит ссылок на SARS-CoV-2 и на множество способов - прямых и косвенных - которыми этот конкретный коронавирус, по-видимому, влияет на сердечно-сосудистую систему (M. Nishiga et al. Nature Rev. Cardiol. 17, 543–558; 2020).

Сердцебиение землеройки длится всего 43 миллисекунды. Предоставлено: Гетти.

Обходя древо эволюции, Шутт старается подчеркнуть, что «не должно быть права хвастовства, связанного с тем фактом, что одни системы кровообращения довольно сложны, а другие относительно просты. Главное здесь то, что все они работают ». Вместо того, чтобы рассматривать людей как высшую вершину эволюционного ландшафта, как писатели прошлых веков могли видеть, он отмечает функциональную эквивалентность нечеловеческих кровеносных систем, успешных договоренностей, которые подтолкнули их владельцев к другим вершинам. Многие из этих необычных анатомий воплощены в жизнь в красивых линейных рисунках, выполненных отмеченным наградами иллюстратором Патрисией Винн.

Часть разговора

Тяжелый тон Шутта подойдет не всем. «Эй, ребята, не поймите неправильно», - пишет он в рамках диалога с организмами (такими как плоские черви), у которых нет «мусора в системе кровообращения». «Мы прерываем эту главу…» - объявляет он, предлагая всем, у кого нет детектора угарного газа, «пойти и купить его. Я буду ждать." Пожалуй, самое удивительное предложение, внесенное в статью, несмотря на то, что Шутт называет «значительным и выдающимся редакторским вкладом», прозвучало после одного из многих отступлений: «По какой-то причине я подумал, что эту информацию стоит включить здесь».

По мере того как Шутт переходит от сравнительной анатомии к историческим интерпретациям сердца, а затем к более поздним вехам в сердечно-сосудистой медицине, внетрассовая прогулка сбивается с пути. От древнего египетского убеждения, что сердце хранит записи о хороших и плохих поступках человека, до использования стволовых клеток и 3D-принтеров для создания новых органов, есть еще много вопросов. Основные моменты включают вклад сирийского эрудита XIII века Ибн ан-Нафиса, а также испанского теолога Майкла Серветуса и итальянского анатома Маттео Реальдо Коломбо в шестнадцатом веке в наше понимание истинной взаимосвязи между сердцем и легкими. С этим открытием чаще всего ассоциируется английский врач Уильям Харви (1578–1657).

Смена приоритета

Другие варианты озадачивают. Пример тому - глава, посвященная длительной болезни Чарльза Дарвина после его плавания на «Бигле» . Хотя загадка затрагивает сердце натуралиста и, несомненно, интересна, зачем оставлять это место, если вехой в сердечно-сосудистой медицине, такой как изобретение аппарата искусственного сердца и легких, почти не упоминается? Шутт также уделяет мало внимания тому, как эпидемиология, электрокардиография, шунтирование и стенты изменили диагностику и лечение сердечно-сосудистых заболеваний. Все они способствовали резкому снижению смертности от сердечно-сосудистых заболеваний примерно на 60% за последние 50 лет. Что касается ущерба, нанесенного сердцам во всех смыслах пандемией COVID-19? Это книга, которую нужно написать.

источник: