Айзек Азимов - Кровь: река жизни. От древних легенд до научных открытий
Некоторые животные, например коровы, питающиеся грубой пищей, такой, как трава, постоянно жуют. У плотоядных животных, таких, как собаки и кошки, которые питаются мясом, а мясо легче превращается в желудке в более жидкую массу, чем трава, слюны недостаточно, и они проглатывают куски пищи целиком. У птиц, также проглатывающих пищу целиком, обычно есть зоб и мускульный желудок, иногда наполненные маленькими камешками, которые птицы специально глотают и которые действуют как жернова, размалывающие пищу. В каждом случае пища покидает желудок в разбавленном виде.
Тонкая кишка — важная часть пищеварительного тракта. Это трубка длиной шесть и более метров, которая помещается в брюшной полости только потому, что свернута много раз.
В самом начале тонкой кишки (в двенадцатиперстной кишке) пища вбирает еще больше жидкости, поставляемой двумя большими железами — печенью и поджелудочной железой. Жидкость, продуцируемая печенью, или желчь, не содержит ферментов, но она помогает расщеплять жировые компоненты пищи на мелкие, легкоусвояемые частицы. Сок поджелудочной железы содержит множество ферментов.
Продвигаясь по тонкой кишке, пища смешивается с жидкостью, полной пищеварительных ферментов, поступающих из маленьких желез, расположенных на стенках тонкой кишки. Это кишечный сок. Благодаря жидкому секрету пища превращается в жидкую мелкодисперсную массу, в которой различные ферменты расщепляют крупные молекулы на мелкие фрагменты, способные проникнуть сквозь оболочки, и все это составляет процесс пищеварения.
Изнутри шестиметровая трубка тонкой кишки устроена так, что ее поверхность, через которую молекулы могут проникать в организм, имеет очень большую площадь. Площадь увеличивается за счет крошечных тонкостенных выростов — ворсинок. Благодаря им поверхность напоминает махровое полотенце, которое может впитать больше воды, чем обычное кухонное того же размера, потому что петельки махрового полотенца действуют как абсорбенты. Внутри каждой ворсинки есть капилляр, и в кишечнике повторяется та же ситуация, что и в легких и почках. С одной стороны оболочки капилляр, с другой — внешний мир.
Вода может просачиваться сквозь стенки кишечника в кровь (и наоборот). Вместе с водой в кровь попадают маленькие молекулы различных веществ, образовавшихся из пищи после расщепления крупных молекул в процессе пищеварения. Прохождение этих веществ через стенку пищеварительного тракта в кровь называется усвоением.
Когда пища покидает тонкую кишку и попадает в более короткую толстую кишку, она почти полностью состоит из воды (благодаря жидкости, попавшей в нее в процессе пищеварения) и веществ, оставшихся в форме крупных молекул, которые не проходят сквозь оболочку. Эти неперевариваемые продукты состоят из растительной и животной клетчатки. Не оказывая влияния на работу организма, поскольку они не усваиваются, эти вещества все же полезны: они наполняют кишечник, пока идет процесс пищеварения.
В толстом кишечнике происходит всасывание воды. Вода выполнила свою функцию, и нет смысла ее терять. Поэтому при прохождении через толстую кишку содержимое пищеварительного тракта становится менее водянистым, и, когда пища попадает в прямую кишку, которой заканчивается пищеварительный тракт, она представляет собой более или менее плотную массу, готовую к выведению из организма.
Когда в толстой кишке нарушается механизм всасывания воды, содержимое выводится из организма в жидком или полужидком виде, и это состояние называется диареей. Происходит аномальная потеря воды и некоторых растворенных в ней веществ. Именно потеря воды делает диарею столь изнурительной, а для младенцев, у которых запас питательных веществ еще очень мал, она вообще может привести к летальному исходу.
В человеческих экскрементах содержится большое количество бактерий (примерно от четверти до половины их массы), которые попадают в кишечник с пищей и быстро размножаются в тепле и безопасности — идеальной среде обитания бактерий. Обычные бактерии, обитающие в нашем кишечнике, не являются патогенными, то есть не вызывают болезней и не причиняют нам вреда, правда лишая нас части пищи, которую они перерабатывают для себя. В пищу домашним животным, чтобы ускорить их рост, добавляют антибиотики и тем самым снижают количество бактерий, населяющих кишечник, в результате животные получают больше пищи, а бактерии меньше.
Однако бактерии в обмен на часть пищи вырабатывают для себя некоторые витамины, которые мы не в состоянии вырабатывать сами, такие, как, например, витамин В12, о котором я уже упоминал ранее. Они вырабатывают витаминов больше, чем могут потребить, и мы усваиваем их излишки. Такое обоюдное сосуществование двух организмов называется симбиозом.
Для домашнего скота симбиоз еще более важен, чем для нас. Скот в основном питается травой и другой грубой растительной пищей, содержащей много клетчатки, которая не переваривается в желудке многоклеточных животных. Если бы животные зависели только от собственной системы пищеварения, то быстро бы умерли с голоду. Однако у всех питающихся травой животных сложный пищеварительный тракт (у домашней скотины он состоит из четырех разных желудков), в котором пища может храниться долгое время. Бактерии пищеварительного тракта расщепляют клетчатку на усвояемые фрагменты. Возможно, наши бактерии так же расщепляют клетчатку, однако у человека пищеварительный тракт короче, и бактериям на это просто не хватает времени. Бактерии используют частицы пищи, а остальное усваивается животными. То, что домашние животные могут превращать траву в молоко и мясо, происходит исключительно благодаря бактериям, которые не только поддерживают жизнь животных, но и служат на благо человечества.
(С другой стороны, тот же симбиоз может нанести нам большой вред. Термиты питаются древесиной, состоящей в основном из целлюлозы, которую они, как и мы, не в состоянии переварить. Однако в кишечнике термитов живут некие простейшие. Они переваривают клетчатку и кормят себя и термитов. И в то время, когда термиты поглощают клетчатку, а простейшие переваривают ее, наши дома разрушаются.)
Но какой же материал усваивается организмом при прохождении пищи через тонкую кишку? Его можно разделить на две группы: 1) вещества, которые напрямую усваиваются организмом (обычно в тонком кишечнике, но могут всасываться и в желудке и даже во рту, не претерпевая никаких изменений), и 2) вещества, которые должны перевариваться перед усвоением.
К первой группе относится, естественно, вода, которую мы уже подробно обсудили. Сюда относятся и минералы. Они называются так потому, что в организм попадают почти в таком же виде, в котором содержатся в неживой природе. Их также можно назвать неорганическими веществами, потому что для их производства не требуется живой организм.
Существует множество органических соединений, которые до появления современной химии могли образовываться только в результате деятельности живого организма и которые обнаруживались в неорганической среде только как следы пребывания в ней живых организмов. Сегодня такие органические вещества можно синтезировать в лабораториях наряду с тысячами подобных веществ, которые вообще не существуют в природе: ни среди минералов, ни среди живых организмов.
Поскольку соединения, получившие название органических, состоят из молекул, в которых находится один или более атом углерода, химики решили называть все углеродсодержащие вещества органическими, невзирая на то, вырабатываются ли они живыми организмами или образуются в неживой природе. Таким образом, любое вещество, не содержащее атомов углерода, является неорганическим, даже если оно незаменимо для жизнедеятельности организма, как в случае с водой.
Это пример того, на что часто не обращают внимания. В природе не существует классификаций. Все они создаются человеком. Сначала любая классификация следует некоему кажущемуся логическим разделению и в соответствии с ним присваивает некие названия. Однако по мере накопления знаний классификации сдвигаются или видоизменяются по прихоти ученых. Если при этом названия становятся лишены всякой логики, это плохо. Дело в том, что классификации представляют собой удобную схему, но не истину.
Минералы или неорганические элементы пищи существуют в виде ионов. Как я уже объяснял ранее, это атомы или группы атомов с избыточным или недостаточным количеством электронов. Те, у кого электронов недостаточно, обладают положительным зарядом, и к ним принадлежат ионы натрия, калия, кальция, магния. Каждый из этих ионов состоит из одного атома. У ионов натрия и калия не хватает по одному электрону, поэтому каждый из них обладает единичным положительным зарядом. В ионах кальция и магния не хватает по два электрона, поэтому каждый из них обладает двойным положительным зарядом.
