Белокровки – крупные рыбы длиной до 60–70 сантиметров с голым и полупрозрачным телом. Они не "упаковывают" молекулы кислорода, не завели для этого клетки и ящики, а отсутствие большого вагона компенсируется рекордно большим объемом крови, крупным и сильным сердцем, способным прогнать сквозь сосудистую сеть значительное количество жидкости.
Благодаря низкой температуре тела рыб и окружающей воды в их крови может раствориться достаточное количество кислорода, достаточное, потому что у рыб, живущих в природном холодильнике, процессы обмена веществ текут медленно, вяло, и поэтому кислорода им требуется гораздо меньше, чем теплокровным животным. Среди мелких обитателей океана, таких, как черви и моллюски, многие довольствуются тем количеством кислорода, которое может раствориться в их крови или проникнуть в их тело прямо через наружные покровы, а потом добраться до каждой клеточки их организма.
Большинство животных научилось более компактно "упаковывать" молекулы кислорода и в упакованном виде доставлять их к месту назначения. "Упаковочным материалом" для человека и высших животных служит железосодержащий белок гемоглобин. В состав Молекулы гемоглобина входит 4 атома железа. Оказывается, в крови любого человека должно быть много железа.
Атомы железа в большой молекуле гемоглобина используются как стыковочные узлы космической станции, с которой стыкуются прибывающие на станцию космические корабли. К каждому атому железа пристыковывается по одной молекуле кислорода. Присоединившись к гемоглобину, кислород создает новое вещество, которое называют оксигемоглобином, и при этом молекулы кислорода как бы исчезают. На их месте в крови могут раствориться 4 новые молекулы кислорода. С помощью гемоглобина кровь человека может унести в 70 раз больше кислорода, чем его растворено в крови.
Гемоглобин имеет красный цвет, его придают ему атомы железа. Высшие животные для переноса кислорода используют и другие железосодержащие белки, их кровь тоже имеет красный цвет. Моллюски и высшие ракообразные – креветки, лангусты, омары – используют для этой цели медьсодержащий белок гемоцианин. Два атома меди этого белка способны удержать одну молекулу кислорода. Немного, но все же лучше, чем совсем ничего. С помощью гемоцианина кровь переносит кислорода больше, чем смогла бы перенести без него.
Гемоцианин, к которому присоединилась молекула кислорода, имеет синий цвет. Это он придает крови ракообразных благородный голубой оттенок. Голубую кровь имеют именно они, а не испанские гранды, которые некогда кичились своим происхождением и тем, что якобы имеют необычную голубую кровь. В эпоху средневековья им верили, а гранды были обычными выдумщиками и лгунишками.
"Контейнеры"
Если нужно перевезти в другой город десяток стульев, тумбочку для телевизора, обеденный стол и два десятка чемоданов, больших коробок и тюков, никто не станет отправлять столько вещей по отдельности, а возьмет в аренду контейнер подходящего размера, все туда аккуратно сложит и в таком виде отправит груз по назначению. Так не только удобнее, но'и надежнее: ничто в дороге не потеряется и не будет повреждено, как уложил свои вещи в контейнер, в таком виде их и получишь.
Все, что содержится в крови, все, что несет она по сосудам, предназначено для клеток нашего тела. Они отбирают из нее все необходимое им и используют на собственные нужды. Только гемоглобин, с помощью которого переносится кислород, должен быть неприкосновенным. Гемоглобин – это белок, а потребность в’ белках у клеток тела огромна, но им ведь не объяснишь, каким белком пользоваться можно, а какой трогать нельзя. Если гемоглобин будет оседать в тканях тела, разрушаться там и использоваться на их нужды, придется постоянно создавать все новые и новые его порции, иначе транспортировка кислорода станет невозможной.
Чтобы этого не происходило, природа поначалу пошла на создание очень крупных молекул гемоглобина. Такие белки не способны проникать сквозь оболочки клеток, вот почему они подогу сохранялись в крови и могли многократно использоваться. Для высших животных и человека был найден более надежный способ предотвращать расхищение молекул гемоглобина. В их крови гемоглобин не плывет сам по себе, влекомый потоком крови, а помещен в "контейнеры" – в красные кровяные тельца – эритроциты. В таком виде гемоглобин и путешествует по организму. Вот почему молекулы этого вещества у человека невелики. Иметь мелкие молекулы гемоглобина выгодно для организма.
Давайте с цифрами в руках проверим, насколько выгоднее иметь мелкие эритроциты. Предположим, в "контейнер" – эритроцит человека – помещается 100 миллионов крупных молекул гемоглобина. Если каждая из них унесет с собою, как ей и положено, 4 молекулы кислорода, то в "контейнере" должно оказаться 400 миллионов молекул кислорода. На самом деле молекулы гемоглобина у человека не очень крупные. В эритроците их помещается 400 миллионов штук и кислорода они уносят в четыре раза больше – 1600 миллионов молекул. Выгода несомненная.
Размер "контейнеров"–эритроцитов тоже не случаей. Конечно, удобнее иметь большие контейнеры – с ними меньше возни. Правда, проталкивать их сквозь узкие капилляры трудно, а главное, на проникновение в них молекул кислорода и поиски в их глубине еще не занятых молекул гемоглобина требуется значительно больше времени, чем на поиски свободных молекул в маленьком контейнере. Возникает опасность, что часть молекул гемоглобина окажется незагруженной, ведь кровь очень недолго находится в легких. Вот почему у животных с не очень интенсивным обменом веществ, не испытывающих потребности в получении большого количества кислорода, у протеев, огненных саламандр, гребенчатых тритонов "контейнеры"–эритроциты огромны. Чуть меньше они у жаб, лягушек, ужей и многих ящериц. Зато у животных, живущих высоко в горах, где давление воздуха низко и значит в нем мало кислорода, у коз, козерогов, у кабарги "контейнеры"–эритроциты крохотные. Человек по размерам своих эритроцитов находится где–то посередине, причем ближе к козам, чем к саламандрам и жабам, вот почему люди способны становиться альпинистами и покорять горные вершины. Животные с крупными эритроцитами жить высоко в горах не могут.
Сколько нужно иметь "контейнеров", чтобы обеспечить доставку необходимого количества кислорода? Человеку полагается в каждом кубическом миллиметре крови иметь 5 миллионов эритроцитов. Это значит, что у человека, имеющего в своем распоряжении 5 литров крови, их должно быть 25.000.000.000.000. Сравните человека с другими существами.
У протея в 1 кубическом миллиметре крови находится всего 36 тысяч эритроцитов, а у миноги 130 тысяч, зато у ламы их 13, а у коз даже 18 миллионов!
В погоне за уменьшением объема эритроциты позвоночных животных, которые первоначально имели шарообразную форму, превратились в плоские диски. Так максимально сократился путь молекул кислорода в глубь "контейнера"–эритроцита. У человека, кроме того, в центре диска с обеих сторон есть вдавления, что позволило еще больше сократить путь молекул кислорода, разыскивающих в глубине эритроцита еще свободные молекулы гемоглобина, и увеличить размер его поверхности, через которую они проникают в эритроцит.
