Мобилизация организма. На что способно наше тело в экстремальных условиях

Когда 380 млн лет назад эволюция выбрала вместилищем для легких грудную клетку, ей пришлось одновременно найти в шее и в груди место для дыхательной трубки – трахеи. Эволюция приняла решение разместить эту «вентиляционную шахту» перед пищеварительной трубкой, пищеводом. Такая пространственная близость трахеи и пищевода была не беспроблемным решением, и до сих пор оно подчас приводит к трагическим последствиям. Согласно данным, опубликованным в 2015 году объединенной рабочей группой научных медицинских обществ, в Германии при проглатывании и вдыхании инородных предметов в 4 % случаев наступает летальный исход в результате обструкции дыхательных путей. Чаще всего такое случается с маленькими детьми в возрасте от 6 месяцев до 4 лет; у мальчиков это наблюдают почти в два раза чаще, чем у девочек. В основном вдыхают такие пищевые продукты, как орехи, виноградины, морковь, а дети более старших возрастов – мелкие игрушки и их детали.

Другим не столь драматичным следствием выхода позвоночных животных на сушу и приспособления и перестройки дыхательных органов явилась икота, на медицинском жаргоне называемая singultus. Этот распространенный несколько странный рефлекс нашел отражение во всех языках мира: hiccough (по-английски), hoquet (по-французски), hipo (по-испански), singhiozzo (по-итальянски), hikka (по-шведски) или sekseke (фарси) – и это далеко не полный список. Нейронный механизм этого рефлекса и его физиологическое значение пока неясны, но есть довольно отчетливые указания на то, что этот феномен возник в тот период, когда первые амфибии – по меньшей мере время от времени – покидали воду и перемещались по суше. Икота – это мощный, непроизвольный вдох, сопровождающийся характерным звуком и встречающийся во всех возрастных группах, от младенцев до глубоких стариков. Остро активируются двигательные центры продолговатого мозга и центры, управляющие работой мускулатуры грудной клетки и диафрагмы; происходит смыкание голосовых связок, что и производит характерный для икоты звук. Эта почти одновременная активация различных двигательных центров наблюдается сегодня у тех позвоночных животных, которые могут чередовать дыхание в атмосфере и в воде; к таким животным, например, относятся лягушки и двоякодышащие рыбы. В результате была предложена гипотеза о том, что икота – часть и проявление архаического двигательного механизма, который при переходе к жаберному дыханию за счет смыкания голосовых связок препятствовал попаданию воды в дыхательные пути и легкие. У человека этот рефлекс проявляется смыканием голосовых связок на фоне резкого сильного вдоха, что бывает, например, при употреблении холодных напитков. Играет ли он какую-то роль и при грудном вскармливании, когда младенцу приходится одновременно сосать и дышать, – это вопрос, который в настоящее время активно обсуждается.

В течение следующих 100 млн лет – от конца девона в каменноугольном периоде и до середины пермского периода на Земле – среди позвоночных животных доминировали амфибии, хотя они в большой степени продолжали зависеть от водной среды, в особенности во время размножения. Из этих амфибий в ходе пермского периода развились первые по-настоящему наземные животные – амниоты. Оболочки яиц амниот позволяли эмбриону поглощать кислород из атмосферы и выделять в нее возникающий в процессе обмена веществ углекислый газ. Одновременно у них был создан анатомический барьер, который задерживал влагу в яйце для развития и роста эмбриона. В результате этого эволюционного шага амниоты обрели способность откладывать яйца на суше. В отличие от амниот амфибии, как правило, мечут икру в воду. Первые амниоты появляются в верхнем каменноугольном периоде. Несколько миллионов лет спустя амниоты разделились на две эволюционные ветви. Одна группа была представлена синапсидами, предками млекопитающих, а вторая – зауропсидами, от которых произошли ящерицы, змеи, крокодилы, динозавры и птицы. Первые синапсиды возникли 315 млн лет назад, и уже в нижнем пермском периоде представители этой группы, пеликозавровые, стали самой распространенной и анатомически наиболее крупной группой наземных позвоночных животных. Роль этих пеликозавровых очень важна, поскольку из них в среднем пермском периоде развились терапсиды, которые, в свою очередь, дали начало цинодонтовым, предкам млекопитающих животных.