Я – ученый, и должна быть беспристрастной, но при этом я все же человек, и не могла не испытывать горькую печаль, глядя на эти останки, тем более что мальчик, скорее всего, погиб насильственной смертью. Конец жизни этого ребенка и других людей, сброшенных в канаву, окутан покровом тайны, но археологи усиленно работают, чтобы пролить свет на это нераскрытое преступление, пытаясь понять, что же случилось в этом уголке Уэльса много-много лун тому назад. Стали ли эти люди жертвами набега викингов или это, наоборот, были викинги, убитые валлийцами? Имеем ли мы дело с жертвами междоусобицы? Химический анализ зубной эмали, возможно, поможет решить вопрос о происхождении этих людей. Есть предположение, что это были викинги, но точные обстоятельства их смерти трудно определить по этим давним костным останкам. На этом мне приходится закончить рассказ об этой истории. Моя работа была завершена, я измерила кости, оценила их состояние, написала протокол исследования и сфотографировала кости, а потом сложила их в специальный контейнер и перешла к следующему скелету.
Миотомные танцы
Это здорово, что у нас в эмбриональном периоде развиваются кости конечностей, но от них было бы мало пользы, если бы не было прикрепленных к ним мышц, с помощью которых осуществляются движения конечностей. Собственно, в этом и заключается смысл существования костей – они представляют собой систему рычагов, оперируя которыми работают наши мышцы.
Мышцы мигрируют к конечностям из тканевых сегментов, находящихся по бокам от позвоночного столба, в то время, когда человек еще представляет собой крошечный эмбрион. Вначале это отдельные сегменты мышечной ткани, но потом эти мышечные блоки начинают сливаться или, наоборот, расщепляться, образуя дефинитивные мышцы конечностей, причем эти мышцы содержат ткань, происходящую из двух или трех (а иногда и больше) исходных сегментов, или, иначе, сомитов. На передней поверхности плеча находится двуглавая мышца плеча (для краткости ее часто называют просто бицепсом). Она состоит из мышечных волокон, происходящих из пятого и шестого шейных сомитов. Иннервация мышц напоминает об их эмбриональном происхождении; мышечно-кожный нерв, иннервирующий бицепс, содержит двигательные нервные волокна, вступающие в него в составе пятого и шестого шейных спинномозговых нервов. Если спуститься ниже, на кисть, то там мы найдем мышцы, иннервируемые восьмым шейным (С8) и первым грудным (Т1) спинномозговыми нервами. Сгибание пальцев руки осуществляется под влиянием импульсов, исходящих из восьмого шейного спинномозгового нерва; если же вы растопыриваете пальцы, то этим движением управляет первый грудной спинномозговой нерв. Термином «миотом» обозначают одновременно часть сомита, которая станет той или иной скелетной мышцей, и группу мышц, которые у взрослого человека имеют одинаковое происхождение из одного и того же эмбрионального миотома и, следовательно, иннервируются одним и тем же спинномозговым нервом.
Студенты-медики изучают строение миотомов конечностей, но не для того, чтобы знать, откуда берут начало мышцы в эмбриональном периоде, а для того, чтобы знать, функции каких мышц нарушаются при поражениях определенных спинномозговых нервов. Один из мнемонических приемов, помогающих запомнить связи между отдельными спинномозговыми нервами и соответствующими им мышцами, а также их деятельностью, – это заучивание так называемых миотомных танцев. Их хореография не особенно сложна, но зато наглядно демонстрирует связи между спинномозговыми нервами и соответствующими им движениями верхней конечности (плеча, предплечья и кисти) и нижней конечности (этим названием мы, анатомы, упрямо пользуемся вместо слова «нога»). На YouTube можно найти множество примеров миотомных танцев (по запросу «myotome dances»).
Такое строение мышц и иннервирующих их нервов во взрослом организме, происхождение которого можно проследить в эмбриональном периоде, отнюдь не является уникальной особенностью человека. Это строение мы разделяем не только со всеми млекопитающими животными, но и со всеми четвероногими. У нас, как у членов этой группы наземных животных, конечности соединены с позвоночником строго определенным образом: верхние конечности (эквиваленты передних конечностей животных) сочленяются с телом на уровне перехода шейного отдела позвоночника в его грудной отдел. Нижние конечности (эквиваленты задних конечностей четвероногих) сочленяются с телом на уровне перехода поясничного отдела позвоночника в крестец. Такое строение присуще всем четвероногим, независимо от того, к какому классу они принадлежат: амфибии, рептилии, птицы или млекопитающие. Такая «конструкция» четвероногих строго определена. На свете не существует ни одного четвероногого животного, у которого конечности росли бы от середины грудной клетки или от конца хвоста. Это может быть функциональным ограничением: животные с конечностями, расположенными в неподходящих местах, не способны эффективно двигаться и должны быть устранены естественным отбором. Но возможно, это ограничение носит более фундаментальный характер и глубоко внедрено в наш геном. Как показали исследования Дени Дюбуля и его группы, Hox-гены, которые управляют сегментацией вдоль продольной оси тела, определяют также и членение конечностей. Возможно, что если гены этой группы попадут не туда и конечности окажутся не в том месте, то это настолько нарушит весь план строения организма, что он попросту потеряет жизнеспособность.
Как мы уже видели на примере многих анатомических структур, ни они сами, ни даже их фрагменты никогда не появляются из ничего. Эволюция любит экономить, повторно используя уже существующие, но по какой-то причине оказавшиеся ненужными структуры, видоизменяя и переделывая их под новые функции. Конечности четвероногих не стали вдруг, ни с того ни с сего, расти из тел животных, выползших на сушу из воды. Эти животные, предки четвероногих, уже обладали необходимыми для этого зачатками конечностей в виде плавников.
Плавники и конечности
Наличие связи между плавниками и конечностями никоим образом не является откровением. Английский биолог и специалист по сравнительной анатомии Ричард Оуэн писал об этой связи в своей вышедшей в 1849 году книге «О природе конечностей», где сравнивал конечности млекопитающих и птиц с плавниками рыб.
Ричард Оуэн – выдающийся биолог XIX века, сделавший важный вклад в эту отрасль науки, но, как сейчас представляется, сам он был весьма противоречивой фигурой, и даже мог пробудить к себе неприязнь. Так, Чарльз Дарвин, викторианский джентльмен с безукоризненными манерами, писал о своей неприязни к Ричарду Оуэну. Р. Оуэн должен был стать врачом. Он учился медицине сначала в Эдинбурге, а потом в Лондоне, но, получив диплом, разочаровался в клинической медицине и погрузился в анатомические исследования, став впоследствии профессором и хранителем музея Королевского хирургического колледжа. В 1856 году Оуэн стал заведовать естественно-историческим отделением Британского музея. Под руководством Оуэна состоялся переезд этого отдела в новое здание в Южном Кенсингтоне, известном теперь как Музей естественной истории.
Научные интересы Ричарда Оуэна были чрезвычайно обширны. Он писал научные статьи о беспозвоночных, включая губок, подковообразных крабов и моллюсков, но также изучал и самых разнообразных позвоночных. Он первым понял, что у некоторых древних рептилий появились признаки млекопитающих; именно Оуэн ввел в обиход термин «динозавр», что в переводе с греческого означает «ужасная ящерица». То, какими Оуэн представлял себе динозавров, можно и сейчас увидеть в парке Хрустального Дворца, где несколько созданных самим Оуэном реконструкций динозавров (по случаю Всемирной выставки) до сих пор прогуливаются по лужайке и плавают в озере.
На всем протяжении своей карьеры Ричард Оуэн непрерывно демонстрировал умение наживать себе врагов. Он присваивал себе труды других ученых, за что был изгнан из зоологического отдела Королевского общества и что навсегда подорвало его репутацию. По-видимому, его сильно расстроило то обстоятельство, что человек, которого он считал незначительной фигурой в науке, написал авторитетную книгу по эволюции, и поэтому он опубликовал анонимную рецензию на «Происхождение видов» Дарвина в «Эдинбургском вестнике» (Edinburgh Review) в 1860 году. Эта статья оставляет очень неприятное впечатление. Оуэн утверждает, что Дарвин – отнюдь не первый ученый, затронувший тему «превращения видов», и что многие «молодые биологи впали в соблазн, приняв за истину рассуждения о… естественном отборе».