Невероятная случайность бытия. Эволюция и рождение человека

Мышцы мигрируют к конечностям из тканевых сегментов, находящихся по бокам от позвоночного столба, в то время, когда человек еще представляет собой крошечный эмбрион. Вначале это отдельные сегменты мышечной ткани, но потом эти мышечные блоки начинают сливаться или, наоборот, расщепляться, образуя дефинитивные мышцы конечностей, причем эти мышцы содержат ткань, происходящую из двух или трех (а иногда и больше) исходных сегментов, или, иначе, сомитов. На передней поверхности плеча находится двуглавая мышца плеча (для краткости ее часто называют просто бицепсом). Она состоит из мышечных волокон, происходящих из пятого и шестого шейных сомитов. Иннервация мышц напоминает об их эмбриональном происхождении; мышечно-кожный нерв, иннервирующий бицепс, содержит двигательные нервные волокна, вступающие в него в составе пятого и шестого шейных спинномозговых нервов. Если спуститься ниже, на кисть, то там мы найдем мышцы, иннервируемые восьмым шейным (С8) и первым грудным (Т1) спинномозговыми нервами. Сгибание пальцев руки осуществляется под влиянием импульсов, исходящих из восьмого шейного спинномозгового нерва; если же вы растопыриваете пальцы, то этим движением управляет первый грудной спинномозговой нерв. Термином «миотом» обозначают одновременно часть сомита, которая станет той или иной скелетной мышцей, и группу мышц, которые у взрослого человека имеют одинаковое происхождение из одного и того же эмбрионального миотома и, следовательно, иннервируются одним и тем же спинномозговым нервом.

Студенты-медики изучают строение миотомов конечностей, но не для того, чтобы знать, откуда берут начало мышцы в эмбриональном периоде, а для того, чтобы знать, функции каких мышц нарушаются при поражениях определенных спинномозговых нервов. Один из мнемонических приемов, помогающих запомнить связи между отдельными спинномозговыми нервами и соответствующими им мышцами, а также их деятельностью, – это заучивание так называемых миотомных танцев. Их хореография не особенно сложна, но зато наглядно демонстрирует связи между спинномозговыми нервами и соответствующими им движениями верхней конечности (плеча, предплечья и кисти) и нижней конечности (этим названием мы, анатомы, упрямо пользуемся вместо слова «нога»). На YouTube можно найти множество примеров миотомных танцев (по запросу «myotome dances»).

Такое строение мышц и иннервирующих их нервов во взрослом организме, происхождение которого можно проследить в эмбриональном периоде, отнюдь не является уникальной особенностью человека. Это строение мы разделяем не только со всеми млекопитающими животными, но и со всеми четвероногими. У нас, как у членов этой группы наземных животных, конечности соединены с позвоночником строго определенным образом: верхние конечности (эквиваленты передних конечностей животных) сочленяются с телом на уровне перехода шейного отдела позвоночника в его грудной отдел. Нижние конечности (эквиваленты задних конечностей четвероногих) сочленяются с телом на уровне перехода поясничного отдела позвоночника в крестец. Такое строение присуще всем четвероногим, независимо от того, к какому классу они принадлежат: амфибии, рептилии, птицы или млекопитающие. Такая «конструкция» четвероногих строго определена. На свете не существует ни одного четвероногого животного, у которого конечности росли бы от середины грудной клетки или от конца хвоста. Это может быть функциональным ограничением: животные с конечностями, расположенными в неподходящих местах, не способны эффективно двигаться и должны быть устранены естественным отбором. Но возможно, это ограничение носит более фундаментальный характер и глубоко внедрено в наш геном. Как показали исследования Дени Дюбуля и его группы, Hox-гены, которые управляют сегментацией вдоль продольной оси тела, определяют также и членение конечностей. Возможно, что если гены этой группы попадут не туда и конечности окажутся не в том месте, то это настолько нарушит весь план строения организма, что он попросту потеряет жизнеспособность.

Как мы уже видели на примере многих анатомических структур, ни они сами, ни даже их фрагменты никогда не появляются из ничего. Эволюция любит экономить, повторно используя уже существующие, но по какой-то причине оказавшиеся ненужными структуры, видоизменяя и переделывая их под новые функции. Конечности четвероногих не стали вдруг, ни с того ни с сего, расти из тел животных, выползших на сушу из воды. Эти животные, предки четвероногих, уже обладали необходимыми для этого зачатками конечностей в виде плавников.

Плавники и конечности

Наличие связи между плавниками и конечностями никоим образом не является откровением. Английский биолог и специалист по сравнительной анатомии Ричард Оуэн писал об этой связи в своей вышедшей в 1849 году книге «О природе конечностей», где сравнивал конечности млекопитающих и птиц с плавниками рыб.