Принципы анатомической изменчивости

1. Анатомическая изменчивость детерминирована влиянием наследственности и среды (иногда учитывается и третий фактор – случайность формообразовательного процесса). При этом важно не раздельное, а совместное рассмотрение этих факторов, анализ их взаимного действия. Однако наследственность и среда вносят неодинаковый вклад в это взаимодействие для различных признаков. Применение близнецового метода генетики показало, что анатомическая изменчивость скелетных образований на 70-80% определяется наследственными влияниями, а развитие жироотложения и мускулатуры – лишь на 50-60%.

Количественная анатомическая изменчивость связана с двумя переменными – нормой реакции (экочувствительностью) организма и уровнем производимых на него внешних воздействий. Норма реакции определяется наследственностью. Потомство от браков между людьми, умеренно отличающимися друг от друга по своим наследственным особенностям, при стабильных условиях среды, характеризуется повышенной активностью ростовых процессов и устойчивостью к ряду заболеваний. В генетике это носит наименование гетерозиса. При высокой степени генетического несходства родителей гетерозис не проявляется. Изменение ростовой активности при расширении круга брачных связей может быть охарактеризовано как «феномен волны»: увеличение размерных признаков тела (продольных, поперечных) при умеренных наследственных различиях родительских организмов сменяется при усугублении различий уменьшением величины этих признаков.

В условиях неизменной нормы реакции нарастание ростовой активности происходит при повышении до определенного уровня дозы воздействия, с превышением этого уровня ростовая активность снижается.

2. Анатомическая изменчивость отражает особенности и условия онтогенеза. Варианты качественной анатомической изменчивости отражают этапы преобразования структур в эмбриогенезе. Хорошо известна, например, изменчивость отхождения артерий от дуги аорты и начальных ветвей этих магистральных сосудов. Выделяются от 8 до 15 типов АИ сосудов дуги аорты, однако все эти варианты могут быть интерпретированы как проявления отдельных фаз развития эмбриона.

3. Анатомическая изменчивость охватывает плеяды признаков. При скоррелированности признаков друг с другом изменения одного из них и стабильность других несовместимы. Плеяды соподчиняющихся, взаимозависимых признаков могут иметь как наследственную природу (комплексы расовых или конституциональных признаков), так и возникать в ответ на внешнее воздействие (комплексы адаптивных изменений).

4. Адаптивная изменчивость в ходе приспособления к условиям деятельности или экологическому окружению наследственно (конституционально) зависима, так как связана с уровнем реактивности организма. При этом в пределах нормы реакции происходит согласованная перестройка практически всех систем организма. Так, в условиях двигательной деятельности анатомическая изменчивость включает не только пассивную (кости, их соединения) и активную (мышцы) части опорно-двигательного аппарата, но также системы обеспечения движений (сердечно-сосудистую, пищеварительную, дыхательную, мочевыделительную) и регуляции движений (нервную, эндокринный аппарат, органы чувств).

5. Анатомическая (структурная) и функциональная изменчивость находятся в диалектическом единстве друг с другом. Неправомочно полагать, что функциональная изменчивость предшествует анатомической. Ведь всякое диалектическое единство отвергает выяснение первичного (по распространенному, но тем не менее ошибочному мнению – функционального) и вторичного (органического, структурного) звеньев.

«Ставшее почти традиционным представление о том, что в начальном периоде многих болезней человека изменения органов и систем ограничиваются рамками функциональных расстройств и еще не сопровождаются органическими, т. е. структурными изменениями тканей, является ошибочным положением теоретической медицины».

Анатомическая изменчивость приводит к неоднозначным результатам для биологии вида и отдельного индивида. Предсказуемая задача морфологии будущего (реализуемая сегодня весьма неполно) – осуществление контроля над анатомической изменчивостью организма и его структур. Для этого необходимы критерии оценки конкретных форм анатомической изменчивостии: в интересах охраны жизнедеятельности организма, оптимизации условий его биологического существования, отбора «выгодных» и «невыгодных» для жизнедеятельности форм изменчивости.

В качестве критериев подобного рода можно учитывать принципы биологической надежности и экономичности организации.

«Надежность живой системы есть мера ее реактивно-приспособительных возможностей, способствующих сохранению жизнеспособности функционирования и развития в течение известного интервала времени». Одним из условий морфологической надежности служит избыточность структурного обеспечения функций. Яркий пример: избыточность нейронов в составе центральной нервной системы (они исчисляются десятками миллиардов) при низкой надежности и высокой вероятности гибели каждого из них. Благодаря избыточности структур организм иногда «жертвует» некоторыми из них ради сохранения функциональной полноценности.

Избыточность структур (как основная предпосылка биологической надежности), казалось бы, противоречит требованию их экономичности. Однако это противоречие мнимое: экономичность реализуется на фоне избыточности, экономичность вторична и осуществляется за счет утрачивающих (или утративших) свое функциональное значение элементов избыточности. Избыточность структур – результат эмбриогенеза; принцип экономичности реализуется на поздних этапах онтогенеза, в частности в процессе старения, когда организм испытывает дефицит пластических веществ и энергетических ресурсов. Поэтому критерии биологической надежности (длительности функционирования) и экономичности путей достижения этой надежности естественным образом дополняют друг друга.

Этим критерием руководствуется, в частности, современная спортивная морфология, развивая представления о разной стоимости для организма и неодинаковой надежности структурных приспособлений к интенсивной двигательной деятельности. Предполагается в структурных преобразованиях организма различать изменения, отличающиеся мерой своей рациональности (лат. rationalis – разумный), воспринимаемые исследователем как более или менее выгодные для организма. Рациональные и нерациональные изменения – крайние формы анатомической изменчивости в ходе приспособления структур к условиям активной двигательной деятельности.

Общим для разных структур организма служит проявление анатомической изменчивости по нерациональному пути при повышенных режимах нагрузки, кажущемся быстрым приспособлении организма к этим условиям и преждевременном истощении адаптационных возможностей организма.

6.Анатомическая изменчивость включает разные уровни организации живой материи: от организменного до субклеточного. При этом формы приспособления, происходящие на субклеточном уровне (молекулярная и внутриорганоидная регенерация, по классификации Д. С. Саркисова), оказываются более экономичными, чем органоидная и клеточная регенерации. Последние сопряжены с увеличением клеточных масс из-за увеличения числа внутриклеточных органелл при органоидной регенерации и вследствие деления клеток при клеточной регенерации.

Рациональный тип структурных приспособлений формируется при адекватности двигательных нагрузок возможностям организма и темпы его становления не столь ускорены.

Гены контролируют не только структурный результат анатомической изменчивости, но и временные ее параметры. Поэтому одной из причин хода адаптационных изменений по нерациональному пути можно считать отклонение от генетически предопределенных сроков морфогенеза.

Таким образом, анатомическая изменчивость – структурная основа жизнедеятельности организма, обеспечивающая его возрастную динамику (рост, развитие, старение), самообновление структур в процессе физиологической регенерации, восстановление поврежденных структур при репаративной регенерации. Анатомическая изменчивость определяет эволюционные перспективы вида в растительном и животном мире, подвергая его представителей действию естественного отбора, по Ч. Дарвину, и выявляя тем самым оптимальные для жизнестойкости вида анатомические варианты. По преобладающему мнению ученых, современный человек испытывает давление отбора не столь значительно, как представители иных биологических видов, что не способствует его дальнейшим эволюционным перестройкам. Однако, научившись контролировать процессы анатомической изменчивости и управлять ими, биологи и морфологи будущего разработают способы радикального продления человеческой жизни, создадут возможности для более эффективного использования избыточных моментов нашей организации, в овладении которыми мы пока не располагаем какими-либо возможностями. Тем самым человек будущего сможет преодолеть биологические ограничения и начать созидать себя.