Господин Свещаров
Биологичен калейдоскоп (5)

Защо температурата на разума е 36,5°С? Един важен фактор в еволюцията. Може ли треската да сгрее организма?

В предишната глава на книгата съвсем бегло бе споменато, че важно условие на кандидатите за разумни същества е те да бъдат топлокръвни. Както вече видяхме, редица животински видове са можели да станат господари на Земята, но нито един студенокръвен сред тях не е получил достатъчно голямо развитие на „главната командна централа“ на тялото си — мозъка. Задавали ли сте си въпроса, защо това е така?

За себе си ние много добре знаем, че когато сме здрави, температурата на тялото ни остава винаги постоянна, независимо от това, дали се намираме сред горещия пустинен зной или в условията на снежна арктична буря. Този факт показва, че нашето тяло има една наистина съвършено действуваща терморегулация, която е присъща и за другите топлокръвни (хомеотермни) животни. Другите животни, които възприемат температурата на околната среда, са студенокръвни, или пойкилотермни.

За да дадем едно що-годе по-добро физиологично обяснение на системата за терморегулация при топлокръвните, трябва накратко да проследим еволюцията на животинския свят. Както е известно, животът върху Земята е започнал във водните басейни. Като типични водни обитатели рибите например са живеели в сравнително спокойна и постоянна жизнена среда. Ако там някога по редица причини са възниквали сериозни промени на средата, те никога не са водели до гибелта на цялата популация. Измирали са може би хиляди или стотици хиляди индивида, но това не се е отразявало на съществуването на даден вид, защото възпроизводителната способност на рибите е наистина огромна.

Когато обаче първите представители на земноводните и влечугите излезли на сушата, те били посрещнати от коренно различни от водата условия за съществувание. Търсенето на храна, намирането на територии за размножаване и построяване на гнездо и най-вече нападенията на сухоземните хищници правели живота на първопреселниците извънредно труден. Затова от многобройните първоначално излезли на сушата видове останали сравнително малко представители. Те били с по-добре развита и по-здрава мускулна система и рефлексите им били също бързи и ефектно действуващи. Функционирането на тези две обновени системи — мускулната и нервно-рефлекторната, обаче изисквало много повече енергия, отколкото при предшествуващите ги организмови форми. Изработването на повече енергия от организма се съпровожда с отделянето на реципрочно количество топлина, което при надхвърляне на максимума блокира действието на самите реакции, които водят до образуването на биоенергията. Не бива да забравяме също така, че за да започнат изработването на енергия, биологичните системи се нуждаят от определена начална температура. А студенокръвните животни, каквито са влечугите например, трябва да получат тази начална топлина от Слънцето, респ. от околната среда. Едва когато тялото им бъде добре стоплено, тогава се засилват метаболитните процеси в организма им и те тръгват да търсят храна, да се размножават и могат по-сполучливо да се отбраняват от враговете си. За всеки е ясно, че едно такова зависимо от външната температура съществувание ограничава твърде много техните изяви в околната среда, което именно се е оказало фатално за голяма част от тях.

Точно в този исторически период еволюцията се е „проявила“ по най-сполучлив начин, като създала нов вид мозък, който е способен да регулира температурата на тялото. Така започнало развитието на хомеотермните животни. След като се разселили по сушата, те бавно, но сигурно започнали да овладяват и въздушния океан. Птиците успешно се „справили“ с тази задача, макар те да не са първите летци — предшествуващите ги летящи гущери били слабо приспособени към подобен начин на живот. На тях не им достигала мускулна сила и издръжливост и им липсвала необходимата във въздушното пространство сензорно-моторна точност, която се изявява най-добре при разхода на биоенергията в условия на постоянна телесна температура.

На сушата, в условията на жестока междувидова борба най-добро развитие получили онези видове, които в процеса на еволюцията успели да изработят най-добра терморегулационна система. Така се появили бозайниците и като връх на тяхното развитие — човекът, който безспорно притежава най-добре развит мозък от всички тях и единствен е надарен с разум от природата. Нашият мозък е извънредно чувствителен към температурни разлики. Ако той не беше в състояние да контролира по най-прецизен начин терморегулационните процеси в организма ни, ние никога нямаше да достигнем това колосално развитие като най-висш животински вид, в което се намираме сега.

Разбира се, всеки би запитал, по какъв начин природата се е „изхитрила“ да обособи при топлокръвните такъв съвършено действуващ терморегулационен механизъм. Или тя е „въвела“ някакъв съвършено нов, непознат до появата на топлокръвните принцип? Оказва се, че за целите си тя просто е „приспособила“ един познат вече, но използван за други цели механизъм. Става дума за така нареченото „кожно дишане“ при земноводните, което се проявява рефлекторно при тях, когато излезли от водата на сушата. То увеличило дихателния обем на животните и се изразява в разширяване на съдовете, снабдяващи с кръв кожата. Това „дишане“ компенсирало за земноводните загубата на хрилете, характерни за техните предшественици — рибите. Излизайки на сушата, животните се озовали при други температурни условия и разширяването на кожните съдове станало и нещо като реакция към температурните промени. Точно този „стар трик“ природата използвала и при птиците и бозайниците, който бил „взет на въоръжение“ от терморегулационните им центрове. Освен това топлокръвните заимствували от рибите една или друга реакция на нервната система, която кара тялото им да се раздува и люспите по кожата им да „настръхват“, когато пред тях застане враг. Този рефлекс е запазен при птиците и бозайниците и именно той кара перата да се разрошват и космите да настръхват по телата им. Рефлексът за настръхване, заедно с този за разширяване на съдовете влезли в основата на терморегулационната система при топлокръвните. Нима не е удивително, че ние дължим съществуванието си на два толкова незначителни на пръв поглед и дори „смешни“ рефлекса?

В наши дни процесите на биоенергията са сравнително доста добре изучени. Благодарение на големия френски химик Лавоазие още в края на XVIII век станало ясно, че топлината в тялото ни се получава в резултат на процесите на горене, извършващи се в белите дробове. Сега се знае, че тези процеси на горене имат биохимична природа и се извършват не само в белите дробове, а във всички клетки на организма. В резултат клетките изработват необходимата за дейността си енергия и дори я натрупват в себе си. Отделената при процесите на изгаряне на хранителните вещества температура остава постоянна за различните топлокръвни видове, като по този начин тя не противодействува за нормалното протичане на окислителните реакции в клетките. Тъй като животът на птиците изисква по-големи загуби на енергия, температурата на тялото им е по-висока от тази на бозайниците и е около 42°С.

А не се ли появява опасност от „прегряване“ и на нашия организъм в случаите, когато се налага продължително мускулно усилие? Нали вече споменахме, че биохимичните реакции в клетките протичат при строго определени температурни условия и наднормено повишената температура може да доведе до тяхно нежелано забавяне? За щастие системата за терморегулация на нашето тяло е доста съвършена и не позволява подобни отклонения от нормата. Но задавали ли сте си въпроса, как нашето тяло се справя с финото регулиране на баланса, съществуващ между изработената от тялото ни температура (която в преобладаващите случаи е по-висока от тази на околната среда) и загубите на топлината в околната среда?

За регулирането на топлинния баланс важна роля играе съотношението между големината на тялото и неговата повърхност. Дребните животни като мишки, котки, кучета и др. в сравнение с човека имат по-голямо съотношение на телесната повърхност спрямо масата и затова трябва да произвеждат повече топлина, необходима за поддържане на постоянна телесна температура. Тяхната нормална телесна температура превишава 38°С, докато нашата е малко под 37°С, а при слоновете — едва 36°С. Топлата кожа излъчва повече топлина и обратно. Затоплянето на кожата зависи от разширяването на кръвоносните съдове в нея, от гъстотата на кръвта и най-после — от честотата на сърдечните свивания.

Прегряването на организма се предотвратява, като притокът на по-гъста кръв към кожата се увеличи и се разширят кръвоснабдяващите я съдове. Кожата се зачервява и топлоотдаването на организма се засилва. Когато се намираме сред хладен или студен въздух, кожата ни остава също хладна и бледа. По-плътната и по-богата на подкожни мазнини кожа защищава доста по-добре тялото от измръзване.

Изолирането на кожата от външната среда е друго средство за предпазване на тялото от прекомерна загуба на топлина. При животните за тази цел служат перата или козината. Ние вече споменахме, че при разрошването или при настръхването им топлоизолацията се подобрява, тъй като се увеличава неподвижният изолиращ въздушен слой. Дори и ние, когато ни е студено, настръхваме, кожата ни става „гъша“ — едно атавистично рефлекторно действие, останало от времето, когато тялото на далечните ни прадеди е било покрито с гъста космена покривка.

Друг важен за поддържането на нормална телесна температура процес е изпарението. С издишвания въздух топлокръвните отделят значителна част от излишната за телата им топлина. Изпарение се извършва също така непрекъснато и от повърхността на кожата чрез потоотделяне. Тук трябва да отбележим, че при повечето животни потоотделянето е твърде слабо и затова отделянето на по-голямата част от топлината се извършва чрез дишането. Изпарението е много по-силно при сухо и горещо време и това обяснява защо така трудно понасяме горещия и влажен климат.

Дотук разгледахме механизмите, които позволяват организма да контролира загубата на топлина. Същевременно той притежава и възможността да увеличава или намалява нейното производство. Това се постига с промени в характера на работата на клетките. Най-бързо и най-често може да се променя дейността на мускулните клетки. Чрез тях температурата се регулира по следните три начина:

1) Чрез създаване на разрошена перушина или козина при животните или на „гъша кожа“ при човека. И в двата случая ефектът се получава при свиването на мънички гладки мускули, което в крайна сметка води до повишаване на кожната температура.

2) Зъзнене, което може да премине в силно треперене. Предизвиква се от ритмично свиване на мускулите на тялото, като тръпките се движат от главата („тракат ни зъбите от студ“) към тялото и крайниците. Треперенето увеличава петкратно нуждите на тялото ни от кислород, биохимичните процеси в клетките рязко се засилват, в резултат на което се повишава и количеството на изработената температура.

3) Чрез общо повишаване на мускулния тонус с помощта на засилени движения, които изискват по-голямо отделяне на енергия и топлина. Тъй че на практика организмът ни може да реагира срещу студа пасивно, отдавайки се на обездвижване и треперене, или активно — чрез бързо ходене и засилени физически упражнения.

При някои екстремни условия на външната среда организмът на животното може да реагира със засилен клетъчен метаболизъм, който да принуди клетките да участвуват в терморегулацията. При подобни ситуации количеството на кръвната захар рязко намалява, тъй като храненето на клетките е рязко засилено.

Терморегулационните механизми при топлокръвните животни действуват непрекъснато, и то по начин, най-изгоден за моментното състояние на организма им. Всички тези механизми се намират под контрола на централната нервна система (главния и гръбначния мозък). Връзката между мускулите и нея е двустранна и дава възможност за непрекъснато внасяне на корекции. Информациите до централната нервна система достигат чрез нервните влакна и чрез циркулиращата кръв. В гръбначния мозък, в ретикулума на мозъчния ствол и в хипоталамуса има клетъчни групи — „термометри“, които веднага бият тревога, щом температурата на кръвта покаже отклонения от нормата.