Анатомия и физиология человека изучают, из чего состоит и как работает наше тело. Эти сведения могут сильно пригодиться в повседневной жизни. Хотя бы затем, чтобы не поддаваться влиянию популярных мифов. Активный интерес к собственному телу пробуждается еще в раннем детстве, и поэтому анатомия входит в число самых увлекательных разделов школьного предмета «биология». «Хайтек» вместе с Оксаной Гречман, методистом по биологии образовательной платформы «Учи.ру», которая участвовала в разработке курса «Мое тело» для учеников 1–5 классов, дает ответы на 10 популярных вопросов детей про устройство человеческого организма и рассказывает про научные открытия 2021 года.
- Правда ли, что мы видим предметы иначе, чем животные?
Животные разных видов в процессе эволюции приспосабливались к условиям среды по-своему. Из-за этого у них формировались отличные друг от друга органы зрения. Например, у собак только два типа светочувствительных рецепторов в сетчатке, поэтому мир они видят не таким цветным, как люди. Зато четвероногие друзья гораздо лучше человека ориентируются в темноте: вероятно, их древние предки предпочитали охотится в сумерках или ночью.
По этой же причине у птиц, многие из которых охотятся на лету, зрение гораздо острее нашего. Им просто необходимы «оптические прицелы», ведь только так можно с огромной высоты, двигаясь очень быстро, заметить в траве мелкое животное. Некоторые насекомые и вовсе видят в ультрафиолетовом диапазоне — это нужно, чтобы лучше замечать цветы с питательным нектаром. А самым «супергеройским» зрением обладает рак-богомол: он воспринимает не только ультрафиолет, но и инфракрасное (тепловое) излучение. У этого хищника целых 12 типов рецепторов, что в 3-4 раза больше, чем у птиц и млекопитающих. Он быстро вращает глазами в разных направлениях независимо друг от друга, получая, по сути, сразу две 360-градусные картинки. Обрабатывает все эти данные специальная структура, которой эволюция наградила рака-богомола для молниеносных атак на добычу.
По одной из теорий люди утратили остроту зрения в процессе эволюции. Вероника Сейдер из Германии может различать лица на расстоянии 1,5 км и огромное количество оттенков, что может быть случайно сохранившимся наследием далеких предков, выживание которых зависело от удачной охоты. Кстати, недавние исследования показали, что кофеин влияет на навык слежки за движущимися объектами, а какао — на остроту человеческого зрения в темноте (но обнаруженный феномен требует дальнейшего изучения). Любопытные данные получены об эффекте темно-красного света с утра: три минуты воздействия способны на неделю улучшить функцию колбочек у пожилых людей до уровня молодых. Если дальнейшие исследования подтвердят это, возможно, появится новый метод, который позволит сохранять хорошее зрение долгие годы.
- Почему у некоторых людей вода, попадая в нос, вытекает через ухо? И почему принято говорить «ухо-горло-нос»?
Наши носовые ходы открываются в носоглотку (по-простому — в горло). На задней стенке носоглотки есть два маленьких отверстия — ими заканчивается Евстахиева труба. Другой конец этой трубки открывается в среднее ухо — место, где находятся особые слуховые косточки. Из этого отдела вода не может попасть в слуховой проход и «вытечь», потому что ей мешает барабанная перепонка. Другое дело, если в ней есть отверстия, — это аномалия, но она случается, причем человек может об этом даже не подозревать.
Кстати, в медицине внутренние полости носоглотки, гортани, среднего уха, пазухи лицевых костей представляют собой единую систему. Нередко воспаление, возникшее в одном месте, распространяется на все «пространство». Поэтому лечением занимается один специалист — оториноларинголог, или коротко ЛОР-врач.
- Зачем нужны две системы кровообращения: венозная и артериальная?
На самом деле система кровообращения одна. Она состоит из сосудов: вен, которые приносят кровь к сердцу, и артерий, которые несут кровь от сердца. Артерии и вены соединяются капиллярами. В совокупности они объединяются в два круга кровообращения: малый и большой. Наши легкие пронизаны капиллярами малого круга, они поглощают кислород. А в капиллярах большого круга O2 переходит из крови в клетки.
Кислород нужен клеткам организма, чтобы производить энергию для жизни. Кстати, несмотря на то, что анатомию люди изучают с момента зарождения цивилизации и множество открытий в ней принес технологический век, человеческое тело до сих пор является неисчерпаемым полем для исследований — совсем как элементарные частицы или устройство Вселенной. Например, недавно группа ученых обнаружила, что в сердце коз, строение которых очень похоже на человеческое, есть естественный резервный кардиостимулятор. Это работа может сильно изменить наши представления об анатомии органа.
- Правда ли, что человек существует в симбиозе с миллионом бактерий?
Это действительно так. По примерным подсчетам, бактерий в нашем теле в три раза больше, чем наших собственных клеток — то есть порядка 100 триллионов. Симбиоз — это когда организмы приносят пользу друг другу. Люди дают бактериям пищу в виде непереваренных остатков еды в кишечнике или в виде отмерших клеток на коже. А микроскопические «партнеры» человека — или микрофлора — помогают переваривать грубую клетчатку и обеспечивают организм некоторыми витаминами.
Ученые активно изучают микрофлору и пытаются выяснить ее влияние на иммунитет и развитие некоторых заболеваний. Так, настоящей сенсацией стало открытие, что пересадка микробов от молодых мышей к старым привела к улучшению общего состояния и конкретно — памяти, способности ориентироваться в пространстве и когнитивных функций. Кроме того, в симбионтах может скрываться ключ к разгадке секрета долгожителей. Ученые обнаружили, что у столетних людей микрофлора имеет свои закономерные особенности.
- Можно ли человеческий мозг пересадить в андроида?
Мозг тесно связан со всеми другими органами в нашем теле, а значит, при извлечении погибнет. Однако технологии развиваются быстро и иногда непредсказуемо. Сегодня проводится очень много экспериментов с мозгом, чтобы развить ментальные способности человека и поднять медицину на новый уровень. Например, японские ученые смогли «вдохнуть жизнь» в клетки мозга мертвой свиньи, что имеет большое значение в лечении инсульта и черепно-мозговых травм, а также поддерживали автономное существование живой ткани мозга мыши несколько недель.
Российские ученые тоже не отстают: они разрабатывает имплант для головного мозга, который, согласно гипотезе, может вернуть частичное зрение слепым даже при полном отсутствии глаз. Теоретически с его помощью они смогут различать контуры предметов. Идея заключается в том, что устройство будет получать информацию не от органов зрения, а от внешних видеокамер и микрокомпьютера. Пока испытания проводятся только на мышах.
Так что пересадка мозга — это далеко не самая важная и интересная задача, которая стоит перед кибер- и биотехнологами. Человеку не нужно тело андроида, чтобы получить вторую жизнь. Гораздо актуальнее создать нейронный интерфейс для управления всеми электронными приборами по беспроводной связи. Это сильно поможет тем, кто страдает от тяжелых недугов как полный или частичный паралич. Кстати, группе ученых уже удалось подключить человеческий мозг к компьютеру с Windows 10.
- Почему одни запахи кажутся нам приятными, а другие — нет?
Ощущение «неприятности» запаха помогает избежать нам разных опасностей. Вероятно, в процессе эволюции так сложилось, что выживали только те организмы, которые отличали неприятные «ароматы», избегали их и, таким образом, не погибали. Например, нам отвратителен запах испорченных продуктов (в первую очередь, белка — мяса или яиц). Те предки человека, которые в далеком прошлом этого не почувствовали и наелись протухшей пищи, по вполне понятным причинам не оставили потомства.
А вот ощущение «приятности» запаха, вероятно, эволюционно закрепилось в связи с тем, что наши древние предки питались плодами. Прозвучит немного странно, но плодам выгодно, чтобы их съели, поэтому шла совместная эволюция: чем приятнее запах, тем вероятнее их найдет животное, которое в процессе пищеварения разносит семена на большую территорию.
Человеческий нос — уникальный инструмент, который анализирует состояние окружающей среды, и не только для того, чтобы выбрать безопасную еду. Например, есть любопытные данные о том, что запах женских слез уменьшает выработку «мужского» гормона тестостерона у мужчин на 30%. Вероятно, это тоже имеет эволюционный смысл (слезы — сигнал, что пора снизить уровень агрессии).
- Почему спинной мозг так называют? Разве он думает и принимает решения?
В древности люди называли словом «мозг» любое мягкое вещество в нашем теле. Этим словом они обозначали содержимое твердого черепа, позвонков, костей. О назначении головного мозга наши предки догадались далеко не сразу.
Что касается функций спинного мозга, то в основном он является проводником между головным мозгом и другими частями тела. Но некоторые решения он может «принимать» сам. Например, когда мы одергиваем руку от чего-то горячего, соответствующую команду нам дает спинной мозг (потому что делать это надо быстро и некогда советоваться с главным командным центром — головным мозгом).
- Почему голова продолжает кружиться после того, как карусель уже остановилась?
Внутри уха (глубоко в черепе) есть особый орган — внутреннее ухо. В его структуру входят полукружные каналы, заполненные жидкостью, которая движется, когда человек крутит головой. После остановки карусели эта жидкость переливается по инерции, поэтому людям кажется, что движение по кругу не прекратилось.
Это часть вестибулярной системы, которая позволяет согласовывать движения глаз, позу и равновесие. Кстати, карусель — не единственное, что может дезориентировать. Например, нелегко приходится космонавтам в условиях невесомости — их вестибулярный аппарат без гравитации «сбоит». У тех, кто много времени проводит на орбите, даже образуются в мозгу новые нейронные связи, так как им приходится ориентироваться только на зрение.
- Правда ли, что к концу дня мы ниже, чем утром?
Правда. В вертикальном положении под действием силы тяжести межпозвонковые диски становятся тоньше, а за ночь «расправляются».
- Каких бактерий больше: полезных или опасных?
На Земле гораздо больше «хороших» полезных бактерий, чем опасных для людей. Помимо микрофлоры человека, есть цианобактерии, которые, как и растения, производят кислород. Железобактерии формируют залежи металла, столь необходимого промышленности. Кроме того, человек научился использовать микроорганизмы для производства лекарств. Бактерии «пересаживают» ген какого-нибудь белка, что запускает цепочку его производства. Например, весь инсулин, который используют больные сахарным диабетом, сегодня делают именно таким способом. А еще бактерии активно используют в производстве еды — в частности квашеных и кисломолочных продуктов.
Стоит упомянуть и глобальную миссию бактерий на Земле. Когда любой организм умирает, его составляющие частицы нужно вернуть в круговорот веществ. Эту задачу выполняют бактерии вместе с грибами. Если исчезнут все бактерии, круговорот веществ остановится и все живое погибнет.
Сегодня ученые пытаются выяснить, как ведут себя бактерии за пределами планеты, ведь человечество активно осваивает космическое пространство. Было обнаружено, что «плохие» бактерии вроде сальмонеллы при пониженной гравитации становятся более заразными. А синегнойная палочка выращивает дополнительную «броню», для борьбы с которой уже не подойдут обычные средства. Будем надеятся, что и «хорошие» бактерии приобретут в космосе суперсилу, чтобы защитить человека.
Человеческое тело — очень сложно устроенная система, изучать которую следует с детства. С этим согласны 95% респондентов опроса «Учи.ру», проведенного среди родителей дошкольников и младшеклассников. Шестеро из десяти хотели бы, чтобы на уроках окружающего мира школьникам давали больше знаний в области анатомии и здорового образа жизни. Большинство родителей активно обсуждают эти вопросы со своими детьми. Информацию взрослые черпают в основном в учебных пособиях и интернете.
Читать далее:
Археологи обнаружили давно затерянный храм Геракла 9 века до нашей эры
Посмотрите на селфи, которое сделал китайский орбитальный зонд с Марсом
Появились безвоздушные шины: они выглядят как клеточные структуры животных