Невероятная случайность бытия. Эволюция и рождение человека

Ребра – очень сложный объект для изучения: часто они бывают сломаны и представляют собой мелкие фрагменты, однако, приложив некоторые усилия, эту головоломку все же удается сложить в нечто цельное. Человеческая грудная клетка напоминает формой бочонок, сплюснутый в направлении спереди назад. Форма каждого отдельного ребра определяется его положением в грудной клетке. Суставные поверхности на головке и шейке ребра позволяют понять, с каким ребром имеешь дело – с правым или левым. Сильно отличаются друг от друга верхнее и нижнее ребра. Первое (самое верхнее) ребро – это маленькая С-образная кость, уплощенная в верхне-нижнем направлении, в то время как все остальные ребра уплощены с боков.

Подобно многим другим костям нашего тела, ребра образуются из хрящевых «моделей», которые, в свою очередь, развиваются из эмбриональной соединительной ткани – мезенхимы. Клетки, образующие ребра, происходят из того же источника, что и грудные позвонки: из сомитов (ряда бугорков, расположенных вдоль продольной оси тела на спине эмбриона) грудной области плода. Точно так же, как существуют 12 грудных позвонков, есть и 12 пар ребер (их число одинаково у представителей обоих полов, вопреки мнению некоторых креационистов). Грудина образуется из мезенхимы, возникающей по краям эмбриона в тот период, когда он представляет собой зародышевый диск. Когда эмбрион сворачивается в трубку (это происходит на четвертой неделе беременности), эти края сходятся впереди, на срединной линии. Сначала в этом месте образуется хрящевая модель грудины, а затем она окостеневает, то есть превращается в кость.

Ребра верхних семи пар начинаются от семи верхних грудных позвонков и, охватывая полукругом органы грудной полости, прикрепляются, на передней поверхности тела, к грудине. На самом деле это не совсем так, потому что костная часть каждого ребра заканчивается, не доходя до грудины, и реберную дугу, соединяющуюся с грудиной, завершает реберный хрящ. Однако, поскольку все ребра первоначально целиком состоят из хряща, который затем превращается в кость, реберный хрящ является, по сути, всего лишь неокостеневшей передней частью ребра. Реберные хрящи придают грудной клетке известную подвижность и гибкость, и это свойство спасает нас в тесной толпе, например на рок-концертах. Кроме того, податливость грудной клетки делает возможной сердечно-легочную реанимацию: грудину можно ритмично отжимать вниз у лежащего человека на 5 см и отпускать, что выдавливает кровь из сердца и позволяет поддерживать кровообращение до тех пор, пока не подоспеют медики с дефибриллятором.

Ребра соединены друг с другом межреберными мышцами, каждая из которых, занимая целиком межреберный промежуток, получает иннервацию из ветвей одной соответствующей пары спинномозговых нервов. Сегментарная иннервация межреберных мышц является напоминанием об исходной сегментации нашего тела – так оно развивается в эмбриональном периоде, как личинки плодовых мушек – дрозофил.

Во многих руководствах по анатомии до сих пор пишут, что межреберные мышцы участвуют в расширении и уменьшении объема грудной клетки в процессе дыхания – расширение грудной клетки вызывает вдох, а спадение (уменьшение объема) – выдох. Действительно, сокращения и расслабления межреберных мышц могут приводить к изменению формы и объема грудной клетки, но не это является их главной задачей. Для выполнения дыхательной функции у нас есть куда более важная мышца – диафрагма. Эта куполообразная мышца прикрепляется по кругу к нижнему отверстию грудной клетки: сзади к позвоночнику, по бокам к нижним ребрам, а спереди к нижнему краю грудины.

У спокойно сидящего человека диафрагма движется вверх-вниз с амплитудой около 1,5 см примерно 12 раз в минуту, способствуя засасыванию воздуха в легкие на вдохе и выталкиванию его оттуда на выдохе. В расслабленном состоянии диафрагма высоким куполом вдается в полость грудной клетки, но если вы захотите сделать глубокий вдох, то диафрагма сократится и станет плоской, опустившись приблизительно на 10 см. Одновременно увеличивается объем легких, а это значит, что давление в них уменьшается, и в результате в легкие засасывается воздух через ноздри, носовую полость, глотку, гортань, трахею и бронхи. При этом роль межреберных мышц заключается не в увеличении объема грудной клетки за счет перемещения ребер, а в том, что мышцы препятствуют втягиванию тканей межреберных промежутков в грудную полость под действием отрицательного давления, которое возникает в груди на вдохе. Межреберные мышцы придают жесткость грудной клетке для того, чтобы объем грудной полости, достигнутый за счет уплощения диафрагмы, не уменьшался из-за западения межреберных промежутков.