Про мячи
Многие из нас знакомы с футболом не понаслышке и часто видели вот такую картинку, где футболисты во время штрафного удара прикрывают важные для полноценной жизни органы. Но вот вопрос — почему эти органы оказались в настолько уязвимом месте? Проводя аналогии, можно было бы сказать, что эта ситуация напоминает то, как если бы банк решил держать деньги не в подземном хранилище, а сложить под навесом у входа в здание. Что же, попробуем разобраться, почему все сложилось именно так.
Часто на вопрос “почему яички расположены в мошонке” мы слышим простой ответ — все дело в температуре — более низкая температура обеспечивает выработку семени. Довольно долгое время эта гипотеза казалась мне убедительной, но для очистки совести я решил бегло посмотреть на то, что написали по этому поводу ученые мужи. К моему удивлению выяснилось, что те немногие, которые посвятили свое время изучению этого животрепещущего вопроса, не могут придти к консенсусу касательно гипотезы охлаждения.
Большое количество источников подтверждает, что выработка спермы, в том числе и в нашем, человеческом, случае, протекает гораздо лучше при температуре на несколько градусов ниже, чем температура тела. Проблема заключается в том, что этот феномен совсем не доказывает то, что необходимость охлаждения яичек была причиной их выхода из брюшной полости. Ситуация здесь та же самая, что с курицей и яйцом — вышли ли яички из брюшной полости потому, что тепло было им противопоказано или же они работают лучше “на холодку” потому, что им пришлось покинуть тело?
Жизненно важные органы, которые лучше всего работают при температуре 36.9 градусов Цельсия, защищены скелетом. Так, например, наш мозг и почки защищены черепом и ребрами, а репродуктивные органы наших милых дам спрятаны за костями таза. Само собой, наплевательское отношение к защите чревато различными неприятностями. Так, каждый год тысячи мужчин обращаются за медицинской помощью по поводу разрывов мошонки или других подобных проблем (лучше иной раз не задаваться вопросом — как вам это удалось).
Путь, который проходят яички из брюшной полости в мошонку, также иногда сопряжен со сложностями. На восьмой неделе развития у плода имеются два анатомических унисекс образования, которые потом станут либо яичками, либо яичниками. У девочек эти зачаточные органы в процессе внутриутробного развития никуда особо далеко и не уходят, оставаясь в районе почек, а вот у мальчиков они в течение семи недель меедленно спускаются вниз на системе из мышц и связок. Затем несколько мышечных сокращений выталкивают яички через паховый канал.
Как известно, чем сложнее процесс, тем больше вероятность, что что–то пойдет не так. Около трех процентов мальчиков рождаются с неопущением яичек и, несмотря на то, что довольно часто это разрешается естественным путем, в одном проценте случаев это состояние требует хирургического вмешательства. В противном случае такое состояние грозит развитием бесплодия. На моей памяти один, видимо, застенчивый, а, может, невнимательный юноша дотянул с односторонним крипторхизмом до 18 лет. Но в 442 госпитале решили, что армии такие уникумы не нужны и за 15 минут решили этот вопрос под местной анестезией.
Само прохождение яичка через паховый канал также добавляет сложностей. Через него иногда проходит и то, что по идее должно было бы оставаться внутри тела. По данным медицинской статистики США ежегодно проводится около 600 тысяч операций по устранению паховой грыжи. При этом большую часть пациентов составляют мужчины. Этот повышенный риск образования грыж и бесплодия никоим образом не согласуется с той идеей эволюции, которая провозглашает “выживание сильнейших”. Как такой признак, как наличие мошонки, со всеми сопутствующими недостатками подобной конструкции, может укладываться в рамки эволюции?
Если начинать рассматривать любой эволюционный признак, то одним из первых вопросов является “У кого этот признак был отмечен и кто из его носителей первым дошел до такой жизни?” У птиц, рептилий, рыб и амфибий мужские половые органы находятся внутри тела. Наличие мошонки является уникальным для млекопитающих. Недавние исследования показывают, что монументальный процесс опускания яичек произошел довольно рано. И, что более важно, эволюция мошонки происходила дважды.
Первые млекопитающие появились около 220 миллионов лет назад. Пионерами млекопитания стали утконос и его ближайшие родственники, то есть те, у кого были теплая кровь, мех и способность к молокотворению (сам утконос, кстати, не имеет сосков, а скорее выпотевает из себя молоко). Но, несмотря на это, первые млекопитающие еще откладывали яйца, как и их предки рептилии. Яички утконоса, как и всех ранних млекопитающих, находились там, где они и образовывались в процессе развития — то есть, возле почек. Около 70 миллионов лет назад появились сумчатые. Именно эти организмы и были первыми обладателями мошонок. Сегодня это “хозяйство” есть почти у всех представителей данного семейства. Однако география наружных половых органов немного отличается от той, которую можно видеть у плацентарных животных. У сумчатых мошонка располагается перед пенисом.
Пятьдесят миллионов лет назад произошел, назовем его так, великий мошоночный раскол. С одной стороны мы видим слонов, мамонтов (если видите, звоните 03), трубкозубов, ламантинов. Но чего мы точно не видим, так это того, чтобы у этих видов была мошонка. Они, как и утконосы, решили держать святое поближе к почкам. Однако, другие решили пойти по своему пути. И поэтому известный звон сегодня издают те же коты, собаки, лошади, медведи, верблюды и… мы. При этом выбранный путь развития был явно особенным, в результате чего у этих животных мошонка расположена за пенисом.
Однако самое интересное произошло с теми, кто остался между этих двух ветвей эволюции. Существуют многочисленные группы животных, у которых опущение яичек произошло, но мошонка отсутствует. Ученые с достаточной степенью уверенности говорят, что они произошли от предков с наличием мошонки, что означает, что их яички находились снаружи, но потом вернулись в тело. В группу таких животных вошли ежи, кроты, носороги, тапиры, дельфины, киты, моржи и другие.
Для водных млекопитающих втягивание яичек вполне обосновано — что–то, болтающееся снаружи, может стать сытной закуской для желающих быстро перехватить обед на ходу. Причем в некоторых случаях закуски могло бы быть ну очень много. Так, каждое яичко гладких китов весит в среднем 400 кг. Однако, как быть в случае с теми, кто остался ходить по суше? Почему дикобразы, носороги и другие решили избавиться от привычки носить свое хозяйство снаружи?
Научные исследования, объясняющие наличие мошонки, начались в Англии в 1890 годах в Кембриджском университете. Джозеф Гриффис избрал для своих опытов несчастных терьеров. Желая утолить жажду познания, он “затолкал” их яички обратно в брюшную полость и зафиксировал их там при помощи швов. И уже через неделю он обнаружил, что яички дегенерировали — канальца, где происходит сперматогенез, окклюдировали, что привело к прекращению производства спермы. Тогда он сделал предположение, что это было вызвано воздействием более высокой температуры тела. Так родилась гипотеза охлаждения.
В 1920 году, когда идеи Дарвина стали популярными, Карл Мур написал работу, в которой он объяснял, что после того, как млекопитающие перешли в класс теплокровных животных, повышение температуры тела привело к серьезному нарушению сперматогенеза и поэтому те, у кого яички вышли из брюшной полости, стали более успешны в плане воспроизведения потомства.
Действительно, тепло нарушает образование спермы настолько эффективно, что медицинские и биологические исследования в один голос утверждают, что наличие мошонки было обусловлено необходимостью охлаждения гонад. Сложность заключается в том, что многие биологи, которые всерьез занимаются вопросами эволюции животных, таким объяснением недовольны. Они утверждают, что яички лучше функционируют при более низкой температуре потому, что они получили этот признак уже после выхода из тела.
Если млекопитающие стали теплокровными около 220 миллионов лет назад, это означает, что они около 100 миллионов лет назад еще вполне успешно носили гонады внутри тела. Получается, что эти два события едва ли связаны. Самая большая проблема этой гипотезы как раз в том, что существует много “безмошоночных” видов. У всех млекопитающих, независимо от расположения яичек, температура внутри тела выше, чем температура наружных покровов. Так птицы, температура тела у которых достигает 42 градусов, не испытывают никаких проблем с воспроизведением себе подобных.
Недавно была высказана гипотеза, что более низкие температуры препятствуют мутации ДНК сперматозоидов. В дополнению к этому ученые предлагают теорию, что образование спермы “на холоде” позволяет теплу влагалища действовать как дополнительному сигналу, стимулирующему сперматозоиды двигаться в направление яйцеклетки.
Майкл Бедфорд, работающий в Корнелловском медицинском колледже, сам особо не поддерживает гипотезу охлаждения в ее приложении к самим яичкам, однако, он задался вопросом важности охлаждения придатка яичка, то есть той “трубки”, в которой сперма находится после своего образования в яичке. Сперматозоиды по выходу из яичек являются недееспособными и им необходима некоторая “доводка”, которая как раз и происходит в придатке. Бедфорд заметил, что у некоторых животных, яички которых находятся в брюшной полости, наблюдаются очень протяженные придатки, выходящие почти к самой коже. При этом мех на мошонке отсутствует как раз в месте выхода придатка. Но, если охлаждение этого органа так важно, то зачем выселять с насиженного места и сами яички?
Другой гипотезой, объясняющей, почему сперматогенез в мошонке происходит лучше, заключается в том, что это наружное анатомическое образование играет роль своеобразной суровой школы жизни для сперматозоидов. Скотт Фриман из Вашингтонского университета выдвинул гипотезу, что более скудный кровоток в мошонке создает неблагоприятные условия для сперматозоидов. В условиях сниженной оксигенации выживают только сильнейшие, только те, у которых наблюдается большее количество митоходрий, обеспечивающих силы для рывка по шейке, полости матки и фаллопиевым трубам. Главная проблема этой “тренировочной гипотезы” заключается в том, что она в большей степени объясняет феномен сниженного кровотока, а не выход гонад из тела. Ведь куда проще было бы выработать эволюционный признак сниженной перфузии, чем заставить яички пройти такой сложный путь наружу.
Альтернативную точку зрения на наличие мошонки предложил швейцарский зоолог Адольф Портманн в 1952 году. Согласно его мнению. этот орган служил не для охлаждения, а для демонстрации способностей самца. В подтверждение своих мыслей он приводил пример некоторых обезьян, у которых мошонка имеет ярко выраженный окрас. Эта теория не получила широкого распространения, поскольку число видов животных, которые стремятся показать то, чем наделила их природа пониже пояса, невелико. Да и сам признак окрашивания мошонки появился гораздо позже. В конце–концов неудивительно, что за 100 миллионов лет у некоторых групп животных развилась склонность к демонстрации своих хозяйств.
Ричард Докинз, ученый, который не нуждается в представлении, некоторое время занимался гипотезой того, что наличие мошонки можно объяснить в рамках концепции гандикапа. Эта теория постулирует, что если самке необходимо выбирать между двумя ухажерами, которые смогли превзойти всех остальных конкурентов, то лучшим из них будет тот, который добился победы в более сложных условиях. Такой подход, конечно, спорен, но он вполне может использоваться для объяснения наличия таких признаков, как богатое оперение некоторых птиц (тот же павлин) или умение петь громкие брачные песни, несмотря на то, что они могут привлекать хищников.
В середине 1990 годов Майкл Чанс, профессор Бирмингемского университета, посвятивший себя изучению поведения животных, натолкнулся на статью в газете, которая вызвала у него немалый интерес. Статья была посвящена спортивной гребле. В ней приводились данные, что в образцах мочи, взятых у гребцов после соревнований, было зафиксировано наличие сока простаты. Его наличие объяснялось физическими усилиями спортсменов — напряжением брюшной стенки при совершении гребков. Дело в том, что в составе репродуктивного тракта отсутствуют какие–либо сфинктеры и поэтому сдавление любых анатомических образований, входящих в его состав, приводит либо к их опорожнению, либо перетоку содержимого. Так в 1996 году была разработана концепция “галопа”. Чанс доказывал, что выход яичек за пределы тела был необходим, поскольку млекопитающие начали двигаться таким образом, который был сопряжен с увеличением внутрибрюшного давления.
Исследование способов перемещения млекопитающих демонстрирует нам все разнообразие движений. И когда Чанс начал рассматривать животных с внутрибрюшным расположением яичек, он не обнаружил среди них большого количества тех, которые перемещались бы галопом. Слоны, трубкозубы и их родственники, то есть те, у которых яички нахоядтся возле почек, не замечены в прыжках или лазаньи по деревьям. Среди тех млекопитающих, которые вернулись в морскую стихию, мошонкой обладают лишь те, которые спариваются на суше, например, морские слоны. Такие виды склонны с бурной деятельности во время брачного периода — дракам за территорию или за право обладания самкой. Гипотезу галопа можно назвать случаем эволюционного компромисса — опасность, связанная с наличием мошонки, является ценой за большие преимущества нового типа передвижения.
В эволюционной биологии, как и любой другой науке, существует множество различных теорий. Зачастую процесс сопоставления данных напоминает распутывание детективной истории. Так, ученым еще предстоит определить, какие гены отвечают за формирование пахового канала и мошонки, какой физиологический сигнал вызывает дифференциацию яичников и яичек, что обуславливает процесс опускания последних. Скорее всего, для решения этого вопроса стоит взглянуть на тех млекопитающих, которые решили отказаться от размещения яичек снаружи тела. В этом случае процесс отслеживания изменившихся генов будет проще.
Наш анатомический экскурс подходит к концу. К сожалению, ответа на, казалось бы, простой вопрос мы не нашли. Зато, надеюсь, вам было интересно узнать что–то новое (в том числе, и про себя). А пока лучшие умы планеты “на тайны жизни пялят взоры” можно посоветовать нашим футболистам обратиться к опыту игроков в бейсбол, которые, пользуясь дарованными природой мозгом и противопоставленным большим пальцем, носят паховую защиту.