Кто — кого?

Совсем недавно, всего лишь шесть-семь лет назад, американским ученым Генри Хаксли и Джен Халсон с помощью электронного микроскопа удалось заглянуть в глубь живых ниточек, образующих мышечное волокно. И их глазам предстало поразительное зрелище. Оказалось, что микронной толщины ниточки состоят из отдельных волоконцев. Одни из них покороче, но потолще: толщина порядка 0,02 микрона, а длина 1,5 микрона. Другие подлиннее (2 микрона), но потоньше (0,01 микрона).

В строгом, удивительно строгом порядке располагаются эти элементарные звенья механизма живой машины. Все тонкие волоконца соединены посередине плотным материалом, образующим перепоночку; свободными концами они входят в промежутки между более толстыми волоконцами так, что в поперечном сечении получается картина, несколько напоминающая пчелиные соты. Каждое тонкое волоконце оказывается расположенным между двумя-тремя толстыми волоконцами. А вдоль по длине толстых располагаются рычажки-мостики, которыми они могут сцепляться с тонкими волоконцами.

Долго изучали исследователи это чудо «конструкторского» искусства, а затем постепенно стали воссоздавать картину действия элементарного живого двигателя. Как только он включается, рычажки-мостики начинают колебаться в продольном направлении, то сцепляясь, то расцепляясь с тонкими волоконцами. В процессе каждого колебания они втягивают тонкие волоконца на шаг, затем еще на шаг, еще и еще; живая ниточка при этом становится все короче и короче. Рычажки могут колебаться с очень большой скоростью — сотни раз в секунду. Это примерно та скорость, с какой может происходить в ничтожно малых — молекулярных — объемах процесс, связанный с переходом химической энергии в механическую, в энергию качания рычажков. В результате работы элементарных двигателей мышечные волокна то сокращаются, то увеличиваются в длину.

Рычажки, когда они не качаются, могут действовать как пружинки, связывающие тонкие и толстые волоконца. Тогда живая ниточка в целом превращается в нечто подобное пружинке, способной выдерживать приложенные к ней внешние усилия.

Мышечные волокна, состоящие из живых ниточек, объединяются в пучки; несколько таких пучков образуют пучки больших размеров; те, в свою очередь, складываются в еще большие пучки. Мышечные волокна и пучки объединены прослойками соединительной ткани, покрыты оболочкой, спрятаны под кожу и в целом образуют мышцу — целый энергетический комплекс, который регулярно снабжается топливом, несущим химическую энергию, и кислородом, необходимым для окисления этого топлива. Мышца буквально пронизана сложнейшей системой кровоснабжения и не менее сложной системой нервных волокон, по которым поступают в нее команды, и нервных клеток, которые сигнализируют, о ходе выполнения этих команд.

Отдыхающая мышца мягка и может вытягиваться, как резина. Однако стоит только ее возбудить, приложить к ней кратковременно электрическое напряжение — электрический импульс, как это непроизвольно получилось у синьоры Гальвани, — и почти мгновенно свойства мышцы меняются: она твердеет, напрягается при попытке ее растянуть. В таком напряженном состоянии мышца будет находиться очень недолго — от нескольких сотых до нескольких десятых долей секунды, а затем снова наступит ее расслабление. Чтобы вновь ее включить, понадобится еще один электрический импульс.

Если электрические импульсы следуют один за другим, то мышца не успевает расслабляться и остается в отряженном состоянии; она может сокращаться в длину, перемещая груз и тем самым производя механическую работу. Управляя частотой импульсов, можно управлять ее состоянием — управлять работой живых двигателей.

Поднимает ли Юрий Власов в доли секунды немыслимый вес, отделывает ли слесарь-лекальщик точную деталь, работают ли шофер, скульптор, машинистка или домашняя хозяйка — все их действия складываются из движений. В каждом движении одновременно участвуют многие десятки мышц. В глубине каждой из них протекают те процессы, о которых мы рассказывали: включаются и выключаются элементарные механизмы. Сотни миллиардов таких механизмов действуют в едином ритме и по определенной программе, заставляя сокращаться и расслабляться, удлиняться и укорачиваться мышцы. Они дают возможность человеку работать и отдыхать, смеяться и плакать, завоевывать космос и проникать внутрь живого.

А программа, по которой работают все мышцы, покрывающие скелет человека, вырабатывается в центральной нервной системе — в мозгу. Там сосредоточены группы нервных клеток, управляющие работой мышц, движениями голени и бедра, плеча и предплечья, управляющие движением века, когда мы моргаем, и движением голосовых связок и губ, когда мы говорим, смеемся или плачем. В мозгу все эти группы нервных клеток расположены настолько близко, связаны между собой настолько тесно, насколько это необходимо, чтобы гармонично и безошибочно действовали сотни мышц, чтобы все тело и отдельные его части двигались так сильно и плавно, так быстро или медленно, как хочет человек.