Пламенный насос. Естественная история сердца - [22]
Как может кровеносная система функционировать без сердца? Что же, как и у мечехвостов – и многих других созданий с открытой системой кровообращения, – у каждого насекомого есть спинной (дорсальный) сосуд, который проходит вдоль средней линии тела[45]. Однако и сам кровеносный сосуд снабжен остиями, впускными клапанами, которые мы недавно видели в сердце мечехвоста. Таким образом, спинной сосуд действует в некотором роде как сердце, в которое питательная гемолимфа проникает через остию и вытесняется сокращением мышечных стенок. Когда гемолимфа покидает спинной сосуд, она попадает в камеры – гемокоэли – по всему телу, которые подводят ее к голове и основным органам. Затем гемолимфа направляется в заднюю часть тела, доставляя питательные вещества в расположенные там органы, а отходы – в выделительную систему. После того как гемолимфа подбирает очередную порцию питательных веществ из пищеварительной системы, движение тела и набор вспомогательных «сердец» в туловище, антеннах и ногах возвращают ее в спинной сосуд, куда она снова попадает через остии, которые открываются между сокращениями.
Другой пример того, как системы органов служат нескольким целям: когда спинной сосуд сокращается, давление, которое развивается внутри его, способствует репродуктивному поведению, помогает поддерживать форму тела, а также двигаться, линять (сбрасывать экзоскелет) и вылупляться. Эта открытая система играет также более традиционную роль системы кровообращения, снабжая насекомое резервной энергией. Она переносит химическую энергию из хранилищ под названием «жировые тела» к органам, где эта энергия помогает удовлетворить метаболические потребности насекомого во время истощающих процессов, например полета[46].
Известно около миллиона видов насекомых, и среди них отмечается множество странных вариаций того, что в сильно обобщенном виде сводится к описанной выше системе кровообращения. Один из подобных примеров можно наблюдать в базальной группе насекомых под названием «щетинохвостки» (Diplura), в спинных сосудах которых есть специальные клапаны, позволяющие потоку крови двигаться в обратном направлении. Как мы уже упоминали, обсуждая пролапс клапанов в человеческом сердце, обычно обратный поток крови находится под строгим запретом. Однако у щетинохвосток двунаправленный поток позволяет гемолимфе более эффективно достигать и головы, и хвоста>28. Спинные сосуды большинства насекомых трудятся изо всех сил, перекачивая гемолимфу в отдаленные тупиковые структуры вроде ног, крыльев или антенн, но только щетинохвостки развили именно такое решение. Чаще всего эволюция создавала как будто сляпанные на коленке приспособления вроде вспомогательных сердец в ранее упомянутых тупиковых структурах. Лишенные тех механизмов, которые обычно связаны с настоящим сердцем, эти крошечные мышечные насосы помогают перенести гемолимфу в полые удлиненные придатки, например крылья, кровоток в которых иначе был бы недостаточным. Примечание для аспирантов, специализирующихся на изучении насекомых и подыскивающих исследовательский проект: многое в механизмах, лежащих в основе этих пульсирующих органов, остается неизвестным.
После того как гемолимфа начинает двигаться внутри открытой кровеносной системы, что мешает ей повернуть в обратную сторону? Как намекает история с щетинохвостками, рассказанная выше, механизмы предотвращения обратного потока во многом совпадают с теми, что обнаружены у животных с замкнутой системой кровообращения. Примерно такая же система устроена во многих подвалах, подверженных затоплению.
В каждом случае отправной точкой становится насос, будь то сократительный спинной сосуд, сердце или электродвигатель в гидронасосе. Как и в биологической системе, гидронасос преобразует энергию (в данном случае электрическую от розетки или батареи) в механическую (в данном случае движения мотора). Эту механическую энергию можно направить на выполнение работы, например преодоления силы тяжести, удерживающей воду в отстойнике, яме, вырытой в полу, где по разным причинам скапливается вода, – и ни одна из этих причин не попадает под категорию «забавы ради». Если насос достаточно мощный, вода поднимается по шлангу и уходит во двор к вашему соседу. Когда электрическая энергия отключается или когда вода оказывается слишком далеко от насоса, сила тяжести пытается вернуть ее назад в яму. Однако, если это приличный насос, вода не потечет обратно к вам в подвал. Это происходит потому, что у насоса есть клапаны, которые позволяют жидкости двигаться только в одном направлении – наружу.
Работают ли кровеносные сосуды так же?
По сути, ответ – «да», хотя вам лучше забыть детали, касающиеся ямы в подвале и соседского двора.
Как упоминалось ранее, когда мы сравнивали сердца позвоночных, циркуляционные насосы, обнаруженные у беспозвоночных, очень изменчивы по виду и функциям. Подталкивать кровь в тело могут перистальтические (пульсирующие) кровеносные сосуды (дождевые черви), трубчатые сердца (мечехвосты), мешковидные сердца (кишечнодышащие черви) и даже многокамерные сердца (улитки). У некоторых беспозвоночных, например кальмаров и их головоногих приятелей, даже есть замкнутые системы кровообращения и
