280 дней до вашего рождения. Репортаж о том, что вы забыли, находясь в эпицентре событий - Катарина Вестре

Тук-тук, тук-тук. Вдох-выдох, вдох-выдох и так далее от рождения до самой смерти. Только вот в утробе кровь проходит совсем иной путь: она течет через пуповину, забирая кислород из плаценты. Наполнившись кислородом, кровь возвращается в ваше тело и попадает в правую часть маленького сердца. Отсюда она по идее должна была бы отправиться в легкие, однако в этих наполненных водой мешочках пока нет никакого кислорода, так что кровь срезает путь, через крошечное отверстие попадая прямиком в левую часть сердца.

Как только вы сделаете свой первый глоток воздуха, небольшой клапан навсегда закроет это отверстие, отправив вашу кровь по новому маршруту через легкие – с момента рождения и до конца ваших дней она будет течь именно так. Бывает, однако, и такое, что разделяющая половинки сердца щель так и не закрывается полностью. Это один из самых распространенных врожденных пороков сердца. Но, к счастью, в большинстве случаев щель все-таки самопроизвольно закрывается через какое-то время. Если же этого не произойдет, то с каждым ударом сердца небольшое количество крови будет проникать из левой его части в правую. Эта кровь будет проходить дополнительный круг через легкие, заставляя сердце выполнять лишнюю работу. Чтобы избежать чрезмерной нагрузки на сердце, большие щели закрывают хирургическим путем.

Кстати, насчет щелей в сердце. У меня для вас есть еще одна история о плодовой мушке. Представьте себе, в ее маленьком тельце тоже бьется примитивное сердце в виде трубки. В нем нет ни крови, ни вен, однако крошечная трубка пульсирует, перемещая все жидкости, окружающие органы насекомого. В 1980-х ученый Рольф Бодмер, выискивая ген, контролирующий развитие нервной системы у плодовой мушки, случайно наткнулся на ген, который, как оказалось впоследствии, играет решающую роль в формировании этой самой сердечной трубки. Если его разрушить, плодовые мушки становятся буквально бессердечными. Бодмер решил назвать этот ген «Железным дровосеком» в честь персонажа сказки «Волшебник страны Оз», у которого не было сердца.

Несколько лет спустя другая команда ученых изучила гены пациентов, которым провели операцию по хирургическому закрытию врожденной щели в сердце. У них у всех были обнаружены мутации в одном и том же участке пятой хромосомы. Не попадался ли похожий генетический код где-то еще? Как оказалось, у людей тоже есть вариация гена «Железного дровосека» (у нее, правда, более скучное название – Nkx2.5). То есть и у людей, и у плодовых мушек разные версии одного и того же гена используются для создания совершенно разных сердец.

Если же вас больше интересуют легкие, то толку от плодовых мушек тут будет мало. Подобно другим насекомым они получают кислород из воздуха совершенно не так, как это делаем мы. Если рассмотреть насекомое в увеличительное стекло, то можно увидеть небольшие отверстия вдоль всего его тельца. Эти отверстия впускают воздух, который затем распределяется по разветвленной сети крошечных трубок по всему организму насекомого. Решение простое и невероятно эффективное, но подходит только для небольших организмов, а для крупных особей вроде нас оно совершенно бесполезно: клеткам наших внутренних тканей кислорода не хватило бы. Вот почему насекомым так важно оставаться маленькими. Хотя примерно 300 миллионов лет назад по небу летали стрекозы размером с чайку, но такое было возможно исключительно потому, что концентрация кислорода в воздухе была гораздо более высокой, чем сейчас. Так что не волнуйтесь, можно вздохнуть спокойно: сегодняшний уровень кислорода не позволит этим гигантским насекомым вернуться.

С того момента, как перережут пуповину, нам, людям, никак не обойтись без пары легких, функционирующих должным образом. Уже через два месяца после зачатия вы начинаете тренировать дыхание, пропуская околоплодные воды через пока недоразвитые легкие. Ваша грудь ритмично вздымается и опускается, словно вы и правда там дышите. Теперь же, к шестому месяцу, ваши легкие доросли до массивной разветвленной структуры, а клетки продолжают неустанно трудиться, создавая новые альвеолы, – те самые крошечные воздушные мешочки на концах микроскопических ответвлений. Каждая новая альвеола расширяет рабочую поверхность легких, тем самым увеличивая и количество усваиваемого кислорода. Новые воздушные мешочки будут формироваться у нас примерно лет до восьми. К этому времени их количество достигнет порядка 300 миллионов.

В последние месяцы внутриутробного развития наши легкие берутся еще за одну жизненно важную задачу. Они начинают вырабатывать вещество под названием «легочный сурфактант», которое не дает легким слипаться на выдохе. При его недостатке возникает риск коллапса легких. Когда ученые в 1980-х годах научились производить искусственный легочный сурфактант, произошло резкое снижение уровня смертности недоношенных детей. Теперь врачи могут впрыскивать искусственный сурфактант в легкие детей, рожденных раньше срока.

Кроме того, недоношенных младенцев помещают в специальные инкубаторы – такие запечатанные кроватки для интенсивной терапии с прозрачными стенками. В них можно регулировать температуру, влажность и уровень кислорода. В случае необходимости врачи могут подсоединить малыша к аппарату искусственной вентиляции легких, чтобы он пропускал воздух через легкие. Современные технологии позволяют спасать детей, которые по всем показателям должны были бы умереть. Но вот интересно, будет ли когда-нибудь возможно выносить ребенка вне материнской утробы? В 2016 году двум исследовательским группам впервые в истории удалось вырастить в лаборатории эмбрионы человека возрастом более одной недели. На глазах ученых клеточная везикула прикрепилась к стенке пробирки, а затем продолжила развиваться еще две недели. Вполне возможно, ученым удалось бы и дальше сохранять эмбриону жизнь в искусственных условиях, однако по этическим соображениям и в соответствии с существующим законодательством эксперимент пришлось прекратить.

В детской больнице в Филадельфии ученые недавно протестировали на недоношенных ягнятах искусственную матку. Это устройство представляет собой наполненный искусственными околоплодными водами прозрачный пластиковый пакет вкупе с аппаратом, перекачивающим кислород и питательные вещества через «пуповину». Внутри пластикового мешка ягненок может глотать «околоплодную жидкость» и пропускать ее через легкие, тем самым формируя их. Ученые надеются, что эту технологию удастся в будущем использовать на благо людей, но подчеркивают при этом, что аппарат предназначен исключительно для того, чтобы помочь ребенку совершить трудный переход из воды на воздух. Простейший соляной раствор и «плацента» с машинным приводом никоим образом не смогут заменить сложнейшую среду живого человеческого тела.