Взламывая анатомию

Что вам представляется, когда вы слышите слово «анатомия»? Лягушачьи лапки, части человеческого тела, препарированные грызуны в позе витрувианского человека Леонардо да Винчи… или студенты-медики, рьяно изучающие онтогенез подвздошной впадины на переднемедиальной поверхности крыла подвздошной кости? Анатомия – это, конечно же, все вышеперечисленное и многое другое.

Анатомия – это раздел биологии, изучающий, что представляют собой разные части нашего организма, где они находятся и как складываются вместе в тело. Теоретические основы анатомии – это крайне объемная отрасль. Нам потребовались тысячи лет, чтобы пройти путь от первых сохранившихся трудов древних египтян до современного понимания анатомии. И все равно мы только-только разобрались в основах.

Анатомия – это не просто изучение того, что видно невооруженным глазом. К анатомии относится и такая сложная дисциплина, как гистология, которая исследует состав и структуру различных клеток и тканей, видимых лишь при большом увеличении.

Анатомия – это еще и необычайно древняя наука. За время своего существования она смогла развить собственный уникальный язык.

Макроскопический или микроскопический

«Анатомия» происходит от древнегреческого слова «рассечение», или «диссекция». Эта наука делится на две академические ветви: макроскопическую и микроскопическую. Макроскопическая, или топографическая, анатомия изучает структуры, видимые невооруженным глазом. Для того чтобы увидеть структуры на более глубоком уровне, необходимы оптические инструменты, специальная обработка и подготовка образцов. А для того чтобы различить две структуры, расположенные ближе, чем на 0,2 микрометра друг от друга (расширяющая способность сетчатки нашего глаза), нужны оптические инструменты. Изучение столь крошечных анатомических структур называют микроскопической анатомией, или гистологией. Эта научная область занимается изучением тканей, клеток и их органелл.

Примесь физиологии

Но анатомия не смогла бы справиться без своего предмета-близнеца – физиологии. Знать анатомию без физиологии – это все равно что писать музыку, не слушая ее. Физиология отвечает на вопросы «как» и «почему» и объясняет, что наше тело представляет из себя. Физиология изучает, как все работает при нормальных условиях и почему наше тело делает то, что делает. В сочетании с диагностикой и лечением заболеваний анатомия выходит за пределы чисто базовой и теоретической науки и превращается в нечто более обстоятельное и кропотливое – основу медицины.

«Мы изучали анатомию человека еще со времен Везалия. И именно тогда, когда мы думали, что больше нечего изучать и нечему учиться, человеческое тело нас ловко провело».

Так считает ведущий анатом и антрополог-криминалист профессор Сью Блэк. И действительно: открытия, как автомат для игры в пинбол, меняли направление, по которому следовали люди в погоне за знаниями.

В Древнем мире подходы к пониманию человеческого тела сильно отличались. Некоторые традиционные учения занимались потоками энергий и балансом. Так зародились аюрведические и китайские практики, которые составляют основу современной альтернативной медицины. Другие учения пытались найти «вместилище души» с помощью более эмпирических подходов. Наше понимание анатомических знаний других цивилизаций ограничено, поскольку такие знания передавались из уст в уста, а не сохранялись письменно. Кроме того, мы мало знаем о достижениях женщин до Нового времени. Эту проблему мы затронем в главе 13.

Древние египтяне

Древние египтяне славились способностью извлекать и сохранять органы мертвых при мумификации. Позднее сердце стали возвращать обратно в тело усопших, поскольку считалось, что сердце было домом, где жила душа. Хотя в то время магия была обыденностью, в папирусе Эдвина Смита (ок. 1600 г. до н. э.) нашлись и научные обоснования. Этот свиток назвали в честь человека, который купил его в 1862 году, и считают старейшим из известных текстов, значимых с точки зрения медицины и анатомии.

Древние египтяне хранили внутренние органы усопших в канопах.

Древние греки

Философ, биолог и логик Аристотель (384–322 гг. до н. э.) проводил анатомические вскрытия животных, пытаясь отыскать место, где живет душа. Однако первым анатомом признали его коллегу – греческого ученого Герофила из Халкидона (ок. 325–255 гг. до н. э.). Отучившись в Александрии (современный Египет), Герофил стал проводить первые научные вскрытия. Для того времени это было большой редкостью, поскольку проводить вскрытие человека было категорически запрещено: его считали непочтительным, нечистым и небезопасным.

Во II веке примеру Александрийского ученого последовал и другой одаренный греческий врач по имени Гален (ок. 129–210 гг. н. э.). Он препарировал трупы животных и на основе своих наблюдений написал множество трактатов с бесценными сведениями о строении тела (особенно опорно-двигательного аппарата). Гален заметил, что повреждение спинного мозга связано с повышенным риском паралича и смерти – чем ближе к мозгу было повреждение, тем выше становился риск.

Эпоха ренессанса

Ренессанс (1300–1600 гг.) породил многих великих художников, которые своими точными изображениями человеческого тела способствовали развитию анатомии. Большая часть анатомических текстов до эпохи Ренессанса носила описательный характер и не баловала читателей подробными иллюстрациями. Чтобы научиться создавать максимально точные изображения, такие художники, как Леонардо да Винчи (1452–1519 гг.), Альбрехт Дюрер (1471–1528 гг.) и Микеланджело (1475–1564 гг.), изучали трупы. Со временем эти наброски стали неотъемлемой частью их собственных (и чужих!) печатных публикаций, посвященных анатомическим открытиям.

Своей поздней известности Гален во многом обязан средневековым исламским ученым, которые переводили и перепечатывали его работы, попутно исправляя их с учетом собственных наблюдений. Один из исламских мастеров анатомии Абдул-Латиф аль-Багдади (1162–1231 гг.) провел первые посмертные вскрытия. В эпоху Средневековья интеллектуальное лидерство перешло к Ближнему Востоку, который сохранял его до XIII века – пока в Европе с наступлением Ренессанса в XIV веке не началась новая эра экспериментов и исследований.

Новаторская книга Везалия включала детальные изображения мышечной системы.

Отцом современной анатомии часто называют бельгийского анатома и врача Андреаса Везалия (1514–1564 гг.). Он внес существенный вклад в науку, изменив парадигму подхода к получению знаний. Визуальные наблюдения за препарированием трупов легли в основу самой известной публикации Везалия – монографии De humani corporis fabrica («О строении человеческого тела»). В наше время эту книгу считают первым значимым научным достижением: она предложила анатомический язык, не потерявший своей актуальности и по сей день, а также в красочных подробностях познакомила нас с опорно-двигательной системой.

Эпоха просвещения

Эпоха Просвещения ознаменовалась бурным развитием анатомии, что привело к пересмотру нашего понимания сердечно-сосудистой системы. Но для этой области ни один человек не сделал так много, как выпускник Кембриджского университета Уильям Гарвей (1578–1657 гг.). Он написал работу, подтверждающую ранние гипотезы исламского ученого Ибн ан-Нафиса (1213–1288 гг.) о существовании двух кругов кровообращения, через которые кровь поступает сначала в легкие, а затем – в остальные части тела. Кроме того, Гарвей, которого часто называют отцом физиологии, выдвинул предположение, что для размножения необходимо оплодотворение яйцеклетки сперматозоидом.

ВЕЛИКИЕ АНАТОМЫ

Испокон веков у анатомии складывались сложные отношения с кадаврами. Ни для кого не секрет, что трупы – главные обучающие материалы для врачей прошлого, настоящего и будущего. Но исторически сложилось так, что проведение вскрытий не по медицинским показаниям вызывало бурную негативную реакцию. Если отбросить религиозные соображения и боязнь потенциального вреда для здоровья, то общественное беспокойство было вполне оправданным – учитывая темное прошлое анатомии.

Большинство ранних анатомов повышали свой уровень знаний, препарируя животных. В основном, конечно, мертвых, но иногда – еще живых. И хотя такие вскрытия служили источником уникальных и полезных знаний, не всю полученную информацию можно было переложить на человеческий организм. Вскрытие трупа человека давало более точные и достоверные данные. В течение XVIII и в начале XIX века в Европе и Соединенных Штатах Америки открывали все больше медицинских учебных заведений, благодаря чему возрастал спрос на трупы. В то время единственным легальным источником кадавров служила пенитенциарная система, которая в качестве заключительного акта возмездия передавала тела казненных преступников на медицинские исследования. А поскольку спрос рождает предложение, люди поняли, что можно хорошо подзаработать, продавая человеческие останки на черном рынке.

Расхитители могил

Спрос на свежие трупы был особенно велик, поэтому многие воры регулярно расхищали свежие могилы (особенно бедных или бесправных людей) и продавали кадавров в медицинские школы.

В Соединенных Штатах чаще всего от таких «похищений» страдали порабощенные и даже свободные афроамериканцы. «Похищение тел» приносило хорошую прибыль так называемым воскрешателям по обе стороны Атлантики. Самым ценным товаром считались тела младенцев. Большую часть трупов, поставляемых пенитенциарной системой, составляли мужчины, и знания о том, как развиваются люди, были довольно скудными. Иногда медицинские школы специально открывались как можно ближе к кладбищам. И некоторые безнравственные люди (например, эдинбуржцы Уильям Берк и Уильям Хэйр) действительно убивали людей, чтобы затем продать их трупы в медицинские школы. Но как только это стало публичным достоянием, общественность взбунтовалась.

Анатомический акт

В 1832 году в Соединенном Королевстве был принят Анатомический акт, по которому казненных убийц больше не ждало посмертное наказание в виде вскрытия, а лицензированные врачи могли закупать для обучающих целей только невостребованные трупы из больниц, психиатрических лечебниц и работных домов. Но, учитывая, что чаще всего невостребованными оставались родственники бедняков, эта и без того уязвимая прослойка населения посмертно становилась еще более уязвимой. В Соединенных Штатах Америки приняли целый ряд анатомических актов, первый из которых был опубликован в штате Массачусетс в 1831 году. Однако некоторые южные штаты разрешали анатомическое вскрытие умерших в тюрьмах, подавляющее большинство заключенных в которых было афроамериканцами. Подобные практики оставили в истории анатомии жуткий след.

Эту фотографию кафедры анатомии Кембриджского университета сделали примерно в 1890 году.

Важным приоритетом германского Третьего рейха (существовал с 1933 по 1945 г.) было одно из ответвлений движения евгеники – преподавание и проведение анатомических исследований. Ученые рейха пытались лучше понять строение человеческого тела, чтобы доказать превосходство «высшей» арийской расы над «низшими» людьми. Для своих исследований многие немецкие анатомы использовали жертв нацистского геноцида.

В основном такими жертвами становились заключенные из концентрационных лагерей: евреи, западные и восточные цыгане, жители Восточной Европы, военнопленные, те, кого сочли «людьми с сексуальными отклонениями», антинацисты или преступники, а также пациенты психиатрических лечебниц. В анатомические отделения по всей Германии и на оккупированные территории, к которым относились Польша, Австрия и Чешская Республика, привозили их тела. Точное число трупов, доставленных для вскрытий, доподлинно неизвестно, однако их количество исчисляется десятками тысяч.

Те, кто проводил вскрытия, не всегда были только пассивными получателями. Хотя некоторые задавались вопросами нравственности подобных методик, другие становились активными участниками процесса. К числу последних можно отнести профессоров-анатомов Эдуарда Пернкопфа и Августа Хирта. В 1943 году Хирт, будучи офицером СС, приказал убить 86 евреев, чтобы он мог составить скелет для выставки в Институте анатомии Рейхского университета в Страсбурге. Он хотел показать гостям, чем, по его мнению, евреи отличаются от других людей. Его приказ выполнили, но публике экспонат так и не представили.

Атлас Пернкопфа

Пернкопф создал один из самых точных и подробных учебников по анатомии человека. Чтобы завершить «Атлас топографической и прикладной анатомии человека», опубликованный в 1950-х годах, Пернкопфу понадобилось более 20 лет. Многотомная карта человеческого тела стала первым изданием, в котором использовалась четырехцветная офсетная печать. Это помогало анатомам и хирургам по всему миру точнее идентифицировать структуры, которые в реальной жизни выглядели почти так же, как на картинках. Лишь после расследования в конце XX века выяснилось, что изображения в атласе «писались» с жертв геноцида. Некоторые ученые настаивали на отказе от использования атласа, а другие считали, что в память о жертвах нацистов мы должны пользоваться им, чтобы учить медицинской этике, истории и анатомии.

Теперь, когда уроки прошлого усвоены, мы должны навсегда запомнить всех тех, кого лишили человеческого достоинства ради расширения наших знаний по анатомии. Анатомические препараты многих музеев и коллекций содержат образцы неизвестного происхождения, многие из которых были получены без согласия человека. Большинство таких препаратов служат постоянным и суровым напоминанием о темном прошлом анатомии. Остальные все же были должным образом захоронены в память о бессмертной и недобровольной жертве их «доноров».

Анатом Джон Хантер рядом со скелетом (ногами) «ирландского гиганта» Чарльза Бирна. Экспонат выставлялся против посмертной воли самого Бирна

После того, как вы разобрались с ключевыми событиями истории анатомии, глубже погрузиться в тему вам поможет понимание ее языка. Для описания анатомических структур и их топографического расположения используют термины, происходящие из языков, на которых говорили первые анатомы.

Анатомические плоскости

При препарировании трупа срезы выполняются в следующих плоскостях.

Медиальная. Сечение выполняют вертикально вниз по середине тела через среднюю линию; препарат разделяют на две равные половины – правую и левую. Если разрез проводят по срединной (медиальной) плоскости, но с ассиметричным смещением влево или вправо, то такая плоскость называется сагиттальной.

Основные анатомические плоскости используются не только в препарировании, но и в медицинской визуализации. Их используют для описания различных проекций тела при проведении компьютерной (КТ) или магнитно-резонансной томографии (МРТ).

Фронтальная. Срез выполняется вертикально под прямым углом к медиальной плоскости; препарат разделяют на переднюю и заднюю половины.

Горизонтальная (или аксиальная, или поперечная). Срез выполняют горизонтально под прямым углом к фронтальной и медиальной плоскостям; препарат разделяют на верхнюю и нижнюю половины.

Анатомическое расположение

Под анатомическим, или стандартным, расположением понимают такое положение тела, при котором человек стоит прямо, лицо обращено вперед, руки опущены, предплечья супинированы (пальцы выпрямлены, ладони открыты и обращены вперед, большой палец каждой руки смотрит вбок). Если ладонь обращена назад, а большой палец смотрит в сторону тела, то такое положение предплечья называется пронированным. Все описания топографического расположения структур в организме приведены по отношению к стандартному положению. Это контрольная точка, помогающая медицинским специалистам лучше ориентироваться в нашем теле.

Первооткрывателем клетки считают английского естествоиспытателя Роберта Гука (1635–1703 гг.). В 1665 году он изучал срезы пробки с помощью ранней версии микроскопа. Ученый заметил, что все срезы были похожи на маленькие комнатки – кельи, в которых жили монахи (лат. cellula, отсюда пошло английское название клетки – cell). На самом деле Гук увидел мертвые стенки растительных клеток с сотоподобной структурой.

На протяжении веков талантливые ученые открывали разные элементы клетки. В XIX веке немецкие ученые Теодор Шванн, Маттиас Якоб Шлейден и Рудольф Вирхов помогли сформулировать клеточную теорию. Один из ее принципов дал идеальную отправную точку для развития науки: он гласит, что клетка является базовой единицей жизни.

В организме человека «живет» около 200 типов клеток, но самые большие и самые маленькие – те, которые отвечают за само наше существование. Яйцеклетка видна даже невооруженным глазом: ее размер составляет 0,5 мм в диаметре. В отличие от нее сперматозоид можно увидеть лишь под микроскопом, а длина его головки не превышает 0,004 мм.

Наше тело состоит из триллионов клеток. Довольно часто назначение клетки определяется ее строением (и наоборот). Но есть и фундаментальные структурные сходства. Все клетки, вне зависимости от своего типа, заполнены водянистым желеобразным матриксом, который заключен в наружную клеточную мембрану. Этот желеобразный матрикс, или цитоплазма, контролирует все, что входит и выходит, и поддерживает структуру клетки. Кроме того, в цитоплазме расположены микроскопические органоиды (органеллы), которые помогают клеткам выполнять специальные функции. С этой точки зрения отличия упираются в то, какие органеллы есть в клетке и сколько их.

Ядро

Во всех наших клетках присутствует (или присутствовал в начале их существования) некий центр управления под названием «ядро». Этот «командир» органелл определяет, к какому таксономическому типу отнести их обладателя: к простому, например бактериям, у которых нет ядра, или более сложному организму, обладающему собственным ядром. Ядро – это мозговой центр клетки, поэтому оно занимает центральное положение. Ядро содержит специальный код – нашу генетическую информацию – в форме дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК). О привилегированном положении ядра в клетке свидетельствует и то, что у него есть собственный матрикс, и то, что оно покрыто «двойной» мембраной.

Митохондрии

Если какая-то органелла и способная оспорить главенствующую роль ядра, то это колбасовидная структура под названием «митохондрия». Это не просто эволюционные гиганты с двойной мембраной и собственной генетической системой, именно они решают, будет ли клетка жить или умрет. Считается, что митохондрии развились из бактерий, которые когда-то давно проникли в клетку. Эти биологические «поселенцы» смогли обосноваться в определенной части клетки, установив симбиотические отношения с клеткой-хозяином.

В отличие от электрических генераторов, митохондрии сами вырабатывают всю необходимую для жизни энергию. Без этой способности они были бы не более чем плавающими частичками детрита. Митохондрии пользуются молекулами кислорода для преобразования энергии из питательных веществ (глюкозы) в высокоэнергетические молекулы (аденозинтрифосфат, или АТФ), нужные для всех химических реакций в организме. В результате этого процесса, известного как аэробное клеточное дыхание, выделяются углекислый газ, вода и тепло. Сам АТФ необходим клеткам для производства белков.