Почему у человека только одно сердце и одна печень? А если для тех важных функций, которые они выполняют, достаточно по одному органу, тогда зачем нам две почки? Странные вопросы, но почему бы не попытаться на них ответить.
фото: en.wikipedia.org
Эта иллюстрация, показывающая различные типы симметрий, существующие на Земле. Демонстрируется в Музее естественной истории имени Филда в Чикаго, США. Здесь показаны и те виды симметрии, которые не были описаны в этой статье, поскольку не встречаются у человека (например, спиральная симметрия раковин моллюсков).
Вначале попробуем ответить на вспомогательный вопрос: почему у человека некоторые части тела симметричны, а другие — нет?
Симметрия — базовое свойство большинства живых существ. Быть симметричным очень удобно. У вас со всех сторон есть глаза, уши и конечности, то вы успеете вовремя почувствовать что-то подозрительное, с какой бы стороны оно ни подкрадывалось, и, в зависимости от того, какое оно, это подозрительное, — съесть его или, наоборот, от него удрать.
Самая безупречная, «самая симметричная» из всех симметрий — сферическая, когда у тела не отличаются верхняя, нижняя, правая, левая, передняя и задняя части, и оно совпадает само с собой при повороте вокруг центра симметрии на любой угол. Однако это возможно только в такой среде, которая сама идеально симметрична во всех направлениях и в которой со всех сторон на тело действуют одни и те же силы. Но на нашей земле подобной среды нет. Существует по крайней мере одна сила — сила тяжести, — которая действует только по одной оси (верх-низ) и не влияет на остальные (вперед-назад, вправо-влево). Она все тянет вниз. И живым существам приходится к этому приспосабливаться.
Так возникает следующий тип симметрии — радиальная. У радиально-симметричных существ есть верхняя и нижняя части, но правой и левой, передней и задней нет. Они совпадают сами с собой при вращении только вокруг одной оси. К ним относятся, например, морские звезды и гидры. Эти создания малоподвижны и занимаются «тихой охотой» за проплывающей мимо живностью.
фото: en.wikipedia.org
Актинии (морские анемоны) — пример радиально симметричных организмов. Рисунок из книги Эрнста Геккеля «Красота форм в природе».
Но если какое-то существо собирается вести активный образ жизни, гоняясь за жертвами и удирая от хищников, для него приобретает важность еще одно направление — передне-заднее. Та часть тела, которая находится впереди, когда животное двигается, становится более значимой. Сюда «переползают» все органы чувств, а заодно и нервные узлы, которые анализируют полученную от органов чувств информацию. К тому же, спереди должен находиться рот, чтобы успеть ухватить настигнутую добычу. Все это обычно располагается на отдельном участке тела — голове (у радиально-симметричных животных головы нет в принципе). Так возникает билатеральная (или двусторонняя) симметрия. У билатерально-симметричного существа отличаются верхняя и нижняя, передняя и задняя части, и только правая и левая идентичны и являются зеркальным отображением друг друга. Этот тип симметрии характерен для большинства животных, включая и человека.
фото: en.wikipedia.org
«Витрувианский человек» Леонардо да Винчи показывает пример билатеральной симметрии.
У некоторых животных, например, у кольчатых червей, помимо билатеральной есть и еще одна симметрия — метамерная. Их тело (за исключением самой передней части) состоит из одинаковых члеников-метамеров, и если сдвигаться вдоль тела, червь сам с собой «совпадает». У более развитых животных, включая человека, сохраняется слабое «эхо» такой симметрии: в каком-то смысле, наши позвонки и ребра тоже можно назвать метамерами.
Человеческие ребра имеют некоторые черты метамерной симметрии. First thoracic — первый грудной позвонок, first lumbar — первый поясничный.
Итак, почему у человека есть парные органы, мы разобрались. Теперь обсудим, откуда взялись непарные.
Для начала попробуем понять: что же является осью симметрии для самых простых, радиально симметричных, примитивных многоклеточных?
Ответ простой: это пищеварительная система.
Вокруг нее и выстраивается весь организм, и организован он так, чтобы каждая клеточка тела находилась близко к «кормушке» и получала достаточное количество питательных веществ. Представим себе гидру: ее рот симметрично окружен щупальцами, которые загоняют туда добычу, а кишечная полость находится в самой середине организма и является осью, вокруг которой формируется все остальное тело. Пищеварительная система у таких существ одна по определению, потому что «под нее» и выстраивается весь организм.
Чтобы разобраться, почему наш организм устроен так или иначе, надо взглянуть на него с точки зрения эволюции. Даже для самых простых существ осью симметрии служит пищеварительная система, вокруг которой выстраивается весь организм. В процессе эволюции пищеварительная система значительно усложнилась, но все ее органы так и остались в единственном экземпляре. Все организмы устроены таким образом, чтобы каждая клеточка тела получала достаточное количество питательных веществ. С увеличением размеров возникает проблема «транспортного сообщения» с периферическими участками тела.
Так появляется кровеносная система, которая строится вдоль пищеварительной.
Если животное маленькое, у него нет проблемы с тем, чтобы питательные вещества дошли до каждой клеточки, — ведь все клетки находятся достаточно близко к пищеварительной системе. Но чем больше живое существо, тем острее для него возникает проблема доставки питания до «отдаленных провинций», находящихся на большом расстоянии от кишечника, на периферии тела. Появляется потребность в чем-то, что «кормило» бы эти участки, а кроме этого, соединяло все тело воедино и позволяло далеко расположенным регионам «общаться» между собой (а у некоторых животных также разносило бы кислород от органов дыхания по всему телу). Так появляется кровеносная система.
Кровеносная система выстраивается вдоль пищеварительной, и поэтому состоит она, в самых примитивных случаях, всего лишь из двух главных сосудов — брюшного и спинного — и нескольких соединяющих их дополнительных.
Если существо маленькое и слабоподвижное (как, например, ланцетник), то для того, чтобы кровь двигалась по сосудам, достаточно сокращения самих этих сосудов. Но относительно крупным существам, ведущим более активный образ жизни (например, рыбам), этого мало. Поэтому у них часть брюшного сосуда превращается в специальный мышечный орган, с силой толкающий кровь вперед, — сердце. Поскольку оно возникло на непарном сосуде, то и само оно «одинокое» и непарное. У рыб сердце симметрично само по себе и в теле располагается на плоскости симметрии.
Но у наземных животных, в связи с появлением второго круга кровообращения, левая часть сердечной мышцы становится больше правой, и сердце сдвигается в левую сторону, теряя и симметричность своего положения, и свою собственную симметрию.
В процессе развития всегда учитывается «стоимость» решения проблемы. Выгоднее потратить ресурсы на образование одного органа, чем нескольких. В природе, как правило, эволюционно прослеживается сокращение числа одинаковых органов. При переходе от множества мелких органов к единственному эффективность его работы резко возрастает. Поддерживать функционирование двух одинаково мощных систем более затратно и, кроме того, необходимо синхронизировать их работу, что тоже обходится недешево. Природа предпочитает «не умножать сущности сверх необходимого».
Почему же тогда образовались парные органы?
Большинство парных органов не дублируют друг друга, а работают сообща. Два глаза необходимы для бинокулярного объемного зрения. Можно видеть и одним глазом, но при этом нарушается глубинное восприятие картины окружающего мира. Если закрыть один глаз, то меняется пространственное восприятие, и человек чаще натыкается на окружающие его предметы. Два уха нужны для определения направления звука и расстояния до его источника. Две ноздри определяют направление запаха и увеличивают площадь соприкосновения с вдыхаемым воздухом, благодаря чему воздух быстрее и эффективнее нагревается, увлажняется и проходит первичное очищение. Особенности строения легких направлены на максимальное увеличение площади их поверхности, поэтому их парность даже не вызывает вопросов.
Сколько нужно почек?
Примерно у каждого 125-го человека может оказаться три почки и зачастую счастливые обладатели таких аномалий даже не замечают наличие лишнего органа. А в редчайших случаях почек может оказаться целых четыре! Парное количество почек, тестикул и яичников одни ученые объясняют более «молодым» происхождением этих систем по сравнению с пищеварительной и кровеносной. Другие утверждают, что парность служит для повышения надежности и эти органы могут работать поочередно. Парные органы, как правило, располагаются симметрично для равномерного распределения по телу продуктов их метаболизма.
Парные или непарные — какая разница?
При ближайшем рассмотрении оказывается, что большинство парных органов дополняют друг друга и работают как единое целое. Одинарные органы состоят из множества функциональных частей: мозг — из полушарий, сердце — из желудочков, печень — из долей. Да и наш организм работает как единое целое. Когда в процессе эволюции находится удачное решение, оно потом многократно используется в природе.
Наш организм — это уникальная система, которая всегда работает на полную мощность. Не следует запасаться впрок дополнительными деталями или избавляться от «лишних». Все утрясалось на протяжении миллионов лет, давайте же просто насладимся результатом.
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями!
Источник Sauap.org
При копировании материала ссылка на сайт sauap.org обязательна
Ссылки: http://elementy.ru/email/5021752/Pochemu_u_cheloveka_nekotorye_organy_parnye_naprimer_legkie_pochki_a_drugie_v_odnom_ekzemplyare, http://fp.com.ua/articles/pochemu-u-cheloveka-est-parnyie-i-neparnyie-organyi/
Главное фото: http://www.fosfe.com/wp-content/images/internal-organs-system-anatomy-chart-body-2.jpg
