Пламенный насос. Естественная история сердца

У одного отряда рептилий, у крокодилов (аллигаторы, крокодилы и узкорылые гавиалы), легочные и системные круги кровообращения полностью разделены. То же самое верно и для птиц – на самом деле близкородственного им классу позвоночных. Крокодилы и птицы – единственные известные ныне живущие архозавры (самыми знаменитыми представителями этой группы были динозавры). Их четырехкамерные сердца сходны, но не идентичны тем, что обнаружены у млекопитающих.

Сердца крокодилов, птиц и млекопитающих, с четырьмя камерами, разделенными клапанами, предотвращающими обратный поток, и перегородкой, разделяющей левую и правую стороны, образуют не просто насос, но пару насосов и пару кругов кровообращения. В легочном круге кровь, потерявшая кислород, возвращается из тела в правое предсердие, проходит в правый желудочек и отправляется в легкие. В системном круге обогащенная кислородом кровь возвращается из легких в левое предсердие и проходит в толстостенный левый желудочек, который сокращается, выталкивая ее в тело. В результате богатая и бедная кислородом кровь не смешивается, и насыщенная кислородом кровь не разбавляется лишенным этого газа аналогом.

Однако, в конце концов, независимо от того, имеют ли сердца позвоночных две, три или четыре камеры и смешивается ли какая-то часть богатой и бедной кислородом крови, эти адаптации действительно очень хорошо работают для существ, которые ими обладают.

Одна особенность, общая для всех животных: для того, чтобы выжить, они должны быть хорошо приспособлены к своему ареалу, к окружающей среде. Однако нередко условия этой среды меняются – иногда резко, иногда значительно, и очень часто и то и другое разом. Для некоторых созданий экстремальные условия – норма: засушливые пустыни, влажные дождевые леса, разреженный воздух горных вершин или сокрушительное давление в глубине океана. В других местах обитания в разные сезоны просто внезапно сильно меняется температура или количество воды. Кровеносная система играет ключевую роль в способности животных (включая человека) переживать экстремальные условия окружающей среды. Удобно, что многие из адаптаций, которые позволяют организмам справляться с этими крайностями, также помогают нам лучше понять, как работают сердца и системы кровообращения, и увидеть, что даже самые сложные и эффективные из этих систем потерпят неудачу, если выйти за пределы их возможностей. В уже скомпрометированном сердце эта неудача может быть катастрофической.

6На мороз

Горячее сердце, холодные руки.

Поговорка

Если хотите, можете звать меня Братец Медведь, потому что я в спячке.

Ральф Эллисон, «Невидимка»

Большую часть тридцатилетней карьеры я провел, изучая летучих мышей. Хотя в основном люди, к счастью, вышли за рамки стереотипного представления о летучих мышах-кровососах (только три из 1400 видов питаются кровью, и все виды летучих мышей имеют больше общего с людьми, чем с грызунами), для многих летучие мыши остаются существами, окутанными тайной. Обыватель знает об этих преимущественно ночных млекопитающих только то, что многие из них впадают в спячку. Как мы вскоре увидим, зимняя спячка – это прежде всего стратегия кровообращения: сжигающая энергию система, которая переносит кислород и питательные вещества, вынуждена замедляться, чтобы приспособиться к периодам – зачастую длительным, – когда вокруг холод и негде найти пищу.

Однако обстоятельства отвлекают меня от изучения темы адаптации летучих мышей к холоду. На Лонг-Айленд и Нью-Йорк обрушилось, по выражению местных метеорологов, «опасное снижение температуры». Отчасти причиной того, что похолодание заслужило ярлык «опасного», стали многочисленные сообщения о людях, умирающих от инфаркта и, реже, от переохлаждения – состояние у людей, при котором температура тела падает ниже 35 °C.

Нетрудно понять, почему человек с больным сердцем может пасть жертвой усилий по расчистке снега – особенно тяжелого и влажного, который столь распространен на северо-востоке США, когда после бурана типичная подъездная дорога может вместить несколько тонн снега. Считается, что большая часть возникших в такую погоду инфарктов происходит из-за того, что расчистка снега – особенно если приходится его перекидывать – заставляет сердце биться быстрее и сильнее. Как и при любом упражнении, это повышает артериальное давление, что потенциально может повредить и без того зачастую не слишком исправный насос. Менее очевидно то, как холод обостряет ситуацию.