Развитие руки и кисти человеческого эмбриона
Зоны роста разных костей закрываются (согласно заложенной генетической программе) в разном возрасте (правда, в биологии все изменчиво), а это значит, что по динамике закрытия зон роста можно следить за правильностью развития ребенка. Это также очень полезно для определения возраста наступления смерти у подростков, чьи скелеты обнаруживают при археологических раскопках. Вот один пример из поселения викингов на острове Англси в Северном Уэльсе.
Место обнаруженной стоянки находится близ одной фермы на северо-восточном побережье Англси, откуда открывается превосходный вид на Сноудонию, расположенную на северо-западной оконечности Уэльса. Эта стоянка была обнаружена каким-то человеком с помощью металлоискателя – сначала он нашел древнюю монету, после чего на место прибыли археологи из Национального музея Уэльса во главе с доктором Марком Редкнэпом. Это поселение оказалось первым свидетельством заселения викингами Уэльса, на перевалочных пунктах торговых путей между Скандинавией и Северо-Западной Англией, Западной Шотландией и Ирландией. Раскопки производились каждое лето в течение более десяти лет. Мне посчастливилось участвовать в этой работе в качестве палеонтолога и специалиста по человеческим скелетам. Было открыто несколько захоронений, включая пять скелетов, обнаруженных в глубокой канаве на краю поселения. Пожалуй, слово «захоронение» не очень соответствует тому, что мы там увидели: похоже, эти трупы швырнули в канаву без всяких ритуалов и почестей. У одного скелета (принадлежавшего взрослому мужчине) руки были заведены назад и располагались близко друг другу – вероятно, его бросили в яму со связанными за спиной руками. Кем бы ни были эти люди, они, скорее всего, умерли насильственной смертью. Два скелета принадлежали подросткам.
Я помогала откапывать скелеты, но моя работа продолжалась еще долго после того, как траншеи были снова засыпаны землей. В Национальном музее Уэльса в Кардиффе скелеты были тщательно очищены, а кости размещены в должном порядке. Потом настала моя очередь: мне надо было выяснить все о людях, которым принадлежали эти останки.
У скелета под названием «скелет из второго захоронения» концы длинных трубчатых костей оказались незаращенными. Поверхности тупых концов тел костей и поверхность эпифизов были покрыты волнообразными зазубринами – типичная поверхность участков кости, сочлененных с хрящевой зоной роста. Хрящ – это мягкая ткань и не сохраняется в захоронениях, остаются лишь твердые кости, точнее, их неорганический остов. Я внимательно осмотрела область сращения в месте зон роста. Сращение отсутствовало в нижней части плечевой кости – обычно оно происходит в возрасте около 17 лет; в основаниях фаланг пальцев кистей зоны роста тоже оказались незаращенными – они зарастают к шестнадцати годам. Заращенными оказались зоны роста бедренных костей, а они начинают зарастать в возрасте одиннадцати лет. Эти данные указывали на то, что скелет принадлежал мальчику в возрасте от одиннадцати до шестнадцати лет. У этого скелета хорошо сохранились также зубы, и осмотр зубов позволил мне еще точнее определить возраст этого человека в момент смерти. Вторые коренные зубы у него уже прорезались, а третьи (зубы мудрости) – нет; коронки этих зубов полностью сформировались, а корни были еще недоразвиты. Это означало, что скелет принадлежал ребенку в возрасте от двенадцати до тринадцати лет.
Я – ученый, и должна быть беспристрастной, но при этом я все же человек, и не могла не испытывать горькую печаль, глядя на эти останки, тем более что мальчик, скорее всего, погиб насильственной смертью. Конец жизни этого ребенка и других людей, сброшенных в канаву, окутан покровом тайны, но археологи усиленно работают, чтобы пролить свет на это нераскрытое преступление, пытаясь понять, что же случилось в этом уголке Уэльса много-много лун тому назад. Стали ли эти люди жертвами набега викингов или это, наоборот, были викинги, убитые валлийцами? Имеем ли мы дело с жертвами междоусобицы? Химический анализ зубной эмали, возможно, поможет решить вопрос о происхождении этих людей. Есть предположение, что это были викинги, но точные обстоятельства их смерти трудно определить по этим давним костным останкам. На этом мне приходится закончить рассказ об этой истории. Моя работа была завершена, я измерила кости, оценила их состояние, написала протокол исследования и сфотографировала кости, а потом сложила их в специальный контейнер и перешла к следующему скелету.
Миотомные танцы
Это здорово, что у нас в эмбриональном периоде развиваются кости конечностей, но от них было бы мало пользы, если бы не было прикрепленных к ним мышц, с помощью которых осуществляются движения конечностей. Собственно, в этом и заключается смысл существования костей – они представляют собой систему рычагов, оперируя которыми работают наши мышцы.
Мышцы мигрируют к конечностям из тканевых сегментов, находящихся по бокам от позвоночного столба, в то время, когда человек еще представляет собой крошечный эмбрион. Вначале это отдельные сегменты мышечной ткани, но потом эти мышечные блоки начинают сливаться или, наоборот, расщепляться, образуя дефинитивные мышцы конечностей, причем эти мышцы содержат ткань, происходящую из двух или трех (а иногда и больше) исходных сегментов, или, иначе, сомитов. На передней поверхности плеча находится двуглавая мышца плеча (для краткости ее часто называют просто бицепсом). Она состоит из мышечных волокон, происходящих из пятого и шестого шейных сомитов. Иннервация мышц напоминает об их эмбриональном происхождении; мышечно-кожный нерв, иннервирующий бицепс, содержит двигательные нервные волокна, вступающие в него в составе пятого и шестого шейных спинномозговых нервов. Если спуститься ниже, на кисть, то там мы найдем мышцы, иннервируемые восьмым шейным (С8) и первым грудным (Т1) спинномозговыми нервами. Сгибание пальцев руки осуществляется под влиянием импульсов, исходящих из восьмого шейного спинномозгового нерва; если же вы растопыриваете пальцы, то этим движением управляет первый грудной спинномозговой нерв. Термином «миотом» обозначают одновременно часть сомита, которая станет той или иной скелетной мышцей, и группу мышц, которые у взрослого человека имеют одинаковое происхождение из одного и того же эмбрионального миотома и, следовательно, иннервируются одним и тем же спинномозговым нервом.
Студенты-медики изучают строение миотомов конечностей, но не для того, чтобы знать, откуда берут начало мышцы в эмбриональном периоде, а для того, чтобы знать, функции каких мышц нарушаются при поражениях определенных спинномозговых нервов. Один из мнемонических приемов, помогающих запомнить связи между отдельными спинномозговыми нервами и соответствующими им мышцами, а также их деятельностью, – это заучивание так называемых миотомных танцев. Их хореография не особенно сложна, но зато наглядно демонстрирует связи между спинномозговыми нервами и соответствующими им движениями верхней конечности (плеча, предплечья и кисти) и нижней конечности (этим названием мы, анатомы, упрямо пользуемся вместо слова «нога»). На YouTube можно найти множество примеров миотомных танцев (по запросу «myotome dances»).
