02. Науки о человеке. Здоровье и его охрана

Человек в биологической системе классификации

Мы изучаем разные объекты для того, чтобы применять полученные знания.

Наверное, сложнее всего изучать самих себя.

Но без этого были бы невозможны современные достижения медицины, социологии, психологии. Даже экономики. Но каждая из этих наук изучает человека в разном качестве.

Для социологии важнее вопросы взаимодействия между людьми, их поведение в различных коллективах и так далее.

Биология изучает жизнь и, соответственно, живых существ. Поскольку человек — это тоже живой организм, то он является объектом изучения биологии.

Для удобства изучения любых объектов нужно ввести классификацию. Мы знаем, что живые существа классифицированы, поделены на царства, классы и так далее. Значит, и у человека есть место в этой иерархии. Какое же оно?

Человек как биологическое существо принадлежит к домену Эукариоты (организмы с клетками, содержащими ядра), царству Животные (эукариоты, которые получают необходимую энергию, поедая растения или других животных). На основе общих свойств с другими животными мы относим себя к типу Хордовые (животные с нервной трубкой), классу Млекопитающие (хордовые с молочными железами для вскармливания потомства), отряду Приматы (люди, лемуры, обезьяны, человекообразные обезьяны), семейству Гоминиды (древние и современные люди), роду Человек и виду Человек разумный (Homo sapiens).

Родство человека с другими животными

Итак, человек относится к классу Млекопитающие, подклассу Плацентарные млекопитающие и обладает всеми свойствами животных этого подкласса, в частности способностью новорождённых усваивать лактозу (молочный сахар) — основной энергетический компонент материнского молока.

Этот процесс обеспечивает соответствующий фермент — лактаза.

Во взрослом возрасте ген лактазы может подавляться, чтобы не синтезировать лактазу напрасно, поскольку в природе взрослые животные молоко не употребляют. Возникает непереносимость лактозы, при которой употребление молока вызывает расстройство пищеварения.

Люди с непереносимостью лактозы, однако, могут употреблять молоко в ферментированной форме (кисломолочные продукты, творог, сыр и тому подобное), где лактоза уже частично расщеплена лактазой заквасочных культур.

У народов, издавна занимающихся молочным животноводством, синтез фермента лактазы во взрослом возрасте обычно сохраняется и непереносимость лактозы наблюдается редко.

В Швеции непереносимость лактозы встречается у 2 % взрослого населения, в России — у 16–18 %, у немцев — у 16 %, а в странах Юго-Восточной Азии — почти у 100 %.

Другие общие свойства животных плацентарных млекопитающих:

• семь позвонков в шейном отделе позвоночника;

• две пары конечностей;

• четырёхкамерное сердце и два круга кровообращения;

• зубы четырёх типов (резцы, клыки, малые коренные, большие коренные);

• внутриутробное развитие;

• молочные железы и др.

Особенно много у человека общих признаков с представителями отряда Приматы:

• на руке пять пальцев, большой палец противопоставлен остальным, ногти на концах пальцев;

• наличие ключицы в скелете;

• всеядность;

• способность к размножению в любое время года и др.

Родство человека с приматами следует и из наличия у него рудиментов и атавизмов.

Рудименты — это органы, которые имеются у приматов, но в ходе эволюции человека утратили своё значение и почти исчезли:

• остатки волосяного покрова (в шутку человека иногда называют голой обезьяной);

• мышцы ушной раковины (некоторые люди могут шевелить ушами);

• 12-я пара рёбер и др.

Атавизм — это возврат к признакам предков. Информация о многих утерянных в ходе эволюции признаках сохранилась в геноме, то есть гены, кодирующие эти признаки, просто «отключены». В каких-то обстоятельствах они могут «включиться», что приводит к появлению потомства с признаками эволюционных предков: небольшой хвостик, полностью покрытое волосами тело и др.

В настоящее время, когда расшифрованы геномы многих животных, сходство человека с другими животными можно оценить количественно (как долю общих генов в геномах). По этому критерию среди ныне живущих на Земле животных наиболее близки к нам шимпанзе. Поскольку гены — это в основном инструкции для синтеза белков, белки человека и шимпанзе по аминокислотному составу отличаются всего на 1 %.

Отличительные свойства людей

У человека есть и особенности, отличающие его от человекообразных обезьян. Перечислим самые явные из них.

Бипедализм (двуногость), или прямохождение

Человек — единственное млекопитающее, которое предпочитает стоять выпрямившись и передвигаться на двух ногах. Это освобождает руки для переноски различных предметов.

Об условности определений

По легенде, философ Платон дал такое определение понятию «человек» — на двух ногах без перьев. В ответ философ Диоген представил ощипанного петуха, назвав его «платоновским человеком». Пришлось Платону дополнить определение — с плоскими ногтями.

Противопоставленный большой палец

У человека и некоторых других приматов большой палец руки может направляться перпендикулярно остальным пальцам. Только у человека развиты мышцы кисти, позволяющие так точно управлять пальцами, чтобы манипулировать небольшим предметом, удерживая его между кончиками большого и какого-нибудь другого пальца. Шимпанзе держит такие предметы между кончиком большого пальца и боковой стороной указательного пальца.

Вряд ли таким способом шимпанзе сможет продеть нитку в иголку или наложить шов на рану.

Большой мозг

У человека самый большой относительно массы тела мозг. По мнению некоторых учёных, большой мозг сформировался у человека в каменном веке в результате выполнения сложных движений при создании и применении каменных орудий труда.

Способность использовать язык

Другие учёные считают, что такой большой мозг сформировался в результате сложных социальных взаимодействий с помощью языка.

Многие животные могут подавать голосовые сигналы представителям своего вида, информируя об опасности, сообщая о своей принадлежности к виду, угрожая соперникам или привлекая полового партнёра и тому подобное. У некоторых животных, например у дельфинов, такие коммуникации имеют очень сложную форму.

Но только люди развили разговорную речь, то есть вокальный язык и систему знаков, символов и жестов, позволившую передавать идеи и эмоции. Это называют сейчас второй сигнальной системой.

Разные народы создали множество разговорных языков, а также письменности для них, что позволило людям связываться через большие расстояния и промежутки времени.

Биологические науки о человеке

Все живые существа, в частности человек, рассматриваются в биологии на разных уровнях организации:

атоммолекулаклеткатканьоргансистема органоворганизмпопуляциясообществоэкосистемабиосфера.

Соответственно, биология человека на разных уровнях организации изучается конкретными биологическими дисциплинами, такими, как биохимия (уровень атомов и молекул), цитология (клеточный уровень), гистология (уровень тканей) и так далее.

В школе биологию человека изучают в разделе «Анатомия и физиология». Анатомия человека — наука о строении организма человека, отдельных его систем и органов, то есть это наука о формах и структурах. Физиология — наука, изучающая функциональные процессы в целом организме и в его системах и органах, регуляцию этих процессов, взаимодействие организма с внешней средой.

На всех уровнях биологической иерархии обнаруживается соответствие структуры и функции. Например, большинство крупных и сложно устроенных животных имеют недостаточную большую (относительно объёма тела) внешнюю поверхность для прямого обмена со средой. Эволюционная адаптация таких животных снабдила их для обмена со средой специальными разветвлёнными или складчатыми поверхностями.

Так, у человека каждая внутренняя поверхность обмена (в органах пищеварения, дыхания, кровоснабжения) имеет площадь, более чем в 25 раз превосходящую поверхность тела.

Соответствие структуры и функции помогает понять, что и как делает эта структура. Этим объясняется объединение в школьном курсе анатомии и физиологии. Следует также отметить тот факт, что эти две науки развивались вместе и составляют основу медицины.

Без глубоких знаний анатомии и физиологии человека невозможно стать врачом, а значит, и профессионально заниматься вопросами профилактики, диагностики и лечения заболеваний.

Но и обычному человеку необходимо знать эти две науки, хотя бы на начальном уровне, чтобы понимать, как устроен организм, какие процессы в нём происходят, как сохранить, развить и использовать своё здоровье для продолжительной, активной и счастливой жизни.

 В частности, знание анатомии пищеварительной системы и понимание физиологии процессов питания и пищеварения может удержать человека от соблазна следовать рекомендациям модных, но часто нездоровых и научно необоснованных диет.

Пример

Человеку, как и каждому живому организму, необходим стандартный набор из 20 аминокислот, но организм человека способен синтезировать не все, часть из них, так называемые незаменимые аминокислоты, необходимо получать с пищей. При этом мы получаем не аминокислоты в чистом виде, а белки, которые содержат тот или иной набор аминокислот.

Для взрослого человека есть 8 незаменимых аминокислот: изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, треонин, триптофан и валин. Детям, кроме того, необходим гистидин.

Животная пища (мясо, молочные продукты, яйца, сыр и тому подобное) содержит все незаменимые аминокислоты в нужных соотношениях.

В растительной пище обычно не хватает одной или нескольких незаменимых аминокислот, причём разные растительные продукты дефицитны по разным аминокислотам. В кукурузе нет триптофана и лизина, в бобах — метионина.

Кроме того, аминокислотами нельзя запастись впрок (как, например, наш организм поступает с жиром), поэтому здоровый рацион без животного белка соблюсти крайне сложно.

Если с пищей не поступает достаточное количество белков с соответствующими аминокислотами, организм берёт их из мышечной ткани. Это приводит к потере мышечной массы, снижению иммунитета, слабости сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Поэтому педиатры не рекомендуют вегетарианские диеты в детском и подростковом возрасте — велик риск развития у детей дефицита белков, микроэлементов и некоторых витаминов.

При этом полезно увеличение пропорции продуктов растительного происхождения в рационах детей. А продукты животного происхождения не должны заменяться полуфабрикатами — лучше отдать предпочтение молочным продуктам, яйцам, рыбе и белому мясу.

Ещё одна наука о человеке и соответствующая отрасль медицины — психология. Это наука о душевной деятельности человека, о том, как он воспринимает мир, думает, помнит, переживает.

Развитие наук о человеке

На всех этапах развития и во всех местообитаниях человеческого общества люди имели какие-то представления об анатомии и физиологии. Эти представления в древности были довольно примитивными и часто просто ошибочными.

Хотя по костям людей каменного века было установлено, что уже тогда проводились такие сложные операции, как трепанация черепа.

По мере накопления опыта представления об анатомии и физиологии человека постепенно изменялись.

В античные времена были предприняты первые шаги в систематизации знаний о строении организма и протекающих в нём процессах. Греческий учёный и врач Гиппократ (V–IV век до нашей эры) в трактате «О воздухе, водах и местностях» описал вредное воздействие на организм различных факторов внешней среды и предположил наличие в организме четырёх «телесных соков»: лимфы (флегма), жёлтой желчи (холе), крови (сангуа), чёрной желчи (мелан холе).

Гиппократ указывал на необходимость соблюдения врачами таких принципов, как:

• не навредить пациенту лечением;

• лечить не болезнь, а больного и тому подобное.

И сейчас клятву, которую дают выпускники медицинских вузов, называют «клятвой Гиппократа».

Продолжателем дела Гиппократа был римский врач Гален, который, в частности, развил теорию о «телесных соках» и определил четыре типа телосложения и темперамента человека по преобладанию какого-нибудь «телесного сока». 

Типы личности по Гиппократу и Галену

Холерик — быстрый, порывистый, импульсивный, неуравновешенный, подвержен резкой смене настроений, эмоциональным вспышкам. Холерик обладает огромной работоспособностью.

Флегматик — медлительный, трудно переключаемый с одной деятельности на другую, устойчив и постоянен в стремлениях и настроении, скуп на проявление эмоций.

Сангвиник — подвижный, живой, легко переживающий неудачи, стремящийся к смене впечатлений. Обладает выразительной мимикой. Продуктивен в работе, когда она ему интересна.

Меланхолик — сдержан, раним, впечатлителен, склонен к постоянному переживанию даже малозначительных событий, застенчив.

Перечисленные темпераменты и сейчас используются для описания личности в психологии, хотя исходная теория «телесных соков» уже давно учёными отброшена.

Гален лечил раненых гладиаторов и прекрасно изучил строение человеческого тела. Его труды по анатомии долгое время были источником сведений для врачей и биологов. Гален считается также основателем фармакологии — науки о лекарствах.

В Средние века основные достижения в медицине и фармакологии были связаны с арабскими врачами. Особенно известен врач Абу Али ибн Сина, или Авиценна (980–1037), книги которого долго были настольными и у европейских врачей.

Приведём лишь некоторые вехи дальнейшего достаточно бурного развития анатомии, физиологии и медицины.

Уильям Гарвей в 1628 году сформулировал теорию кровообращения и экспериментально подтвердил её. Он является также основателем эмбриологии — науки о развитии зародыша.

Луи Пастер и Роберт Кох в 1870 году установили микробную природу инфекционных болезней.

На рубеже XIX–XX веков Илья Ильич Мечников выдвинул гипотезу, что содержащаяся в йогурте полезная молочнокислая культура бактерий — болгарская палочка — может бороться в кишечнике с вредным воздействием других бактерий и таким образом замедлять процесс старения и продлевать жизнь человека. Также Мечников открыл и изучил процесс, который назвал фагоцитозом — захват и переваривание клетками твёрдых частиц.

Вильгельм Рентген в 1895 году применил рентгеновские лучи в медицинской диагностике.

Карл Ландштейнер в 1901 году обнаружил существование групп крови человека.

Иван Петрович Павлов в 1903 году сформулировал принципы физиологии высшей нервной деятельности.

Фредерик Хопкинс в 1906 году открыл витамины и предположил, что причиной цинги и рахита является их недостаток.

Александр Флеминг в 1928 году открыл пенициллин.

Современные проблемы биологии человека

В нынешнее время развитие наук, изучающих биологию человека, связано с новыми методами исследований и способов воздействия на организм. В первую очередь это применение новых технологий: радиационных, компьютерных, телекоммуникационных, генной инженерии и тому подобное. При этом в науках, изучающих организм человека на каждом уровне организации, предпринимаются попытки решить новые задачи, о которых раньше даже не помышляли.

Например, в биохимии (на молекулярном уровне) изучают роль свободных радикалов (мощных окислителей) в старении организма и в развитии рака.

На уровне клеток разрабатываются технологии клонирования животных и растений из единственной клетки.

На уровне органов исследуется возможность трансплантации человеку органов животных или искусственных органов. 

Определение вида

Вид — это все организмы, которые в естественных условиях могут скрещиваться и давать плодовитое потомство. Все ныне живущие на Земле люди принадлежат к виду Homo sapiens.

Как и любое определение, приведённое определение вида довольно условно. К примеру, некоторые животные в процессе расселения создавали всё новые и новые формы, которые скрещивались между собой (то есть, согласно определению, относились к одному виду). Расселение происходило в различных направлениях, и, в конце концов, когда подвиды встретились, крайние виды оказались настолько отличны друг от друга, что скрещиваться уже не могли. Такой случай видообразования получил соответствующее название — кольцевой вид.

Почему сумчатые не являются плацентарными млекопитающими?

Наверное, каждый из вас знает про кенгуру и его знаменитую сумку.

Это тоже млекопитающие (то есть они кормят детёнышей молоком: млекопитающие — буквально питающие млеком — молоком), но их выделяют в отдельный подкласс — Сумчатые. К нему относятся не только кенгуру, но и коалы, опоссумы и другие животные.

В чём же существенное отличие между этими двумя подклассами? Плацентарные млекопитающие получили своё название от особого органа — плаценты, через которую организм матери осуществляет питание развивающегося плода. Плацента позволяет плацентарным млекопитающим рожать крупных, сформировавшихся детёнышей.

У сумчатых млекопитающих плаценты нет или она очень слабо развита. В результате беременность длится гораздо меньше, а детёныши, не получая достаточного количества питательных веществ от матери, рождаются практически в состоянии эмбрионов, и дальнейшее развитие у них происходит в сумке у матери.

Список литературы

1. Биология. 8 класс: учеб для общеобразоват. организаций / В. В. Пасечник, А. А. Каменский, Г. Г. Швецов; под ред. В. В. Пасечника. — М.: Просвещение, 2021.

2. Биология. 8 класс: учеб. для общеобразоват. организаций / В. И. Сивоглазов, А. А. Каменский, Н. Ю. Сарычева. — М.: Просвещение, 2021.

3. Биология. 8 класс: учебник / А. Г.  Драгомилов, Р. Д. Маш. — М.: Вентана-Граф, 2019.

Домашнее задание

1. Что является предметом изучения анатомии и физиологии?

2. Почему людям важно знать основы этих наук?

3. Какие учёные внесли вклад в развитие наук о человеке?

4. Назовите признаки, указывающие на принадлежность человека к классу Млекопитающие.

5. Почему учёные относят человека к отряду Приматы?

6. Какие особенности человека отличают его от человекообразных обезьян?

Изображения используются согласно лицензии Shutterstock / FOTODOM

Иллюстратор Гусакова В. Ф.