Науки о человеке

Издавна люди интересовались человеческим телом и лечением болезней. Уже первобытные люди умели останавливать кровотечение, прижигать раны и использовали лекарственные травы. Недавнее научное открытие показало, что  человек, возрастом 30 тысяч лет, прожил с ампутированной ногой ещё около 10 лет.Значительный вклад в понимание устройства человеческого тела был сделан врачи древней Греции и Рима.Некоторые древние средства, такие как верблюжий навоз и измельченный в порошок овечий рог, сегодня покажутся нам странными. Тем не менее, современная медицина широко использует кровососущих пиявок и множество лекарственных растений. Современные науки о человеке достаточно точно знают, как выглядят и функционируют наши органы, а также как клеточные и молекулярные механизмы поддерживают наше тело в живом состоянии.

Нуждается в пище и энергииСолнце является основным источником энергии на Земле, поддерживая жизнь во всем ее многообразии. Зеленые растения, водоросли и бактерии собирают энергию солнечных лучей и превращают её в химическую энергию в ходе фотосинтеза. Фотосинтетики являются первичными производителями биомассы, которую потребляют все животные, включая людей. Энергию и пищу животные получают из внешних источников. Размножается и развиваетсяРазмножение является фундаментальной характеристикой жизни. Новые клетки возникают только из ранее существовавших клеток. Когда организмы размножаются, они передают свою генетическую информацию следующему поколению.Рост, определяемый увеличением размера и часто количества клеток, является частью развития. У многоклеточных организмов, таких как человек, термин «развитие» используется для обозначения всех изменений, происходящих с момента оплодотворения яйцеклетки до смерти.

Почему человек - живое существо? 

Сохраняет внутреннюю стабильность организмаВсе органы человека работают для поддержания гомеостаза. Гомеостаз - это способность живых существ поддерживать постоянную внутреннюю среду, несмотря на изменения во внешней среде. Для этого они регулируют различные параметры, такие как температура тела, уровень pH крови, концентрация глюкозы и другие. Нарушения гомеостаза приводят к различным заболеваниям и даже смерти. Реагирует на внешние и внутренние стимулыКогда вы вздрагиваете от громкого шума (внешний стимул), ваше сердцебиение учащается, что приводит к повышению кровяного давления. Если кровяное давление поднимается слишком высоко (внутренний стимул), мозг заставляет кровеносные сосуды расширяться, помогая восстановить нормальное кровяное давление. Имеет эволюционную историюЭволюция - это процесс, в рамках которого популяция изменяется со временем. Когда возникает новая вариация, позволяющая определенным членам популяции получать больше ресурсов, эти особи имеют больше шансов на выживание и размножение по сравнению с остальными неизменными особями. Таким образом, каждое последующее поколение будет содержать больше представителей с новой вариацией, которая является адаптацией к окружающей среде.

Эволюционная история человека 

Все организмы имеют общие характеристики, поскольку их происхождение можно проследить до самой первой клетки (в данном случае – прародитель всех эукариот). Организмы разнообразны, потому что они приспособлены к разным условиям окружающей среды.

Систематика человека 

Парапитек - (жил 30 млн лет назад)общий предок шимпанзе, горилл, человека, орангутанов и гиббонов•вели древесный образ жизниДриопитек - (10 млн лет назад)переходная форма между человекообразными обезьянами и человеком• вели полудревенсый образ жизни• передвигались на четвереньках (как современные гориллы)• V мозга = 400 см3Протоантроп - Предшественник человека(2-5 млн лет назад)Представители:1. Сахелантроп2. Австралопитек• прямохождение на двух ногах• рост 120-140 см• использование камней и палок в качестве орудий•V мозга = 400-500 см³

3. Человек умелый (Hómo hábilis):высокоразвитый австралопитек - первый представитель рода Homo.• изготовление первых примитивных орудий труда в итоге привело к развитию моторики рук• V мозга = 600-700 см³4. Человек работающий (Homo ergaster)Архантроп – Древнейший человек(1-2 млн лет назад)1. Питекантроп2. Синантроп3. Гейдельбергский человек4. Человек прямоходящий (Homo erectus):• рост 160 см• V мозга = 700 - 900 см³• изготовление орудий из камня, копий, рыболовных крючков и т.д• совместная охота и собирательство• умели поддерживать (не добывать сами!) огонь. Готовили еду на огне, а так как термически обработанную пищу легче жевать, то у H.erectus в итоге уменьшились челюсти, а мозговой отдел черепа смог стать ещё больше. Огонь также дал тепло, свет, защиту от хищников

Палеоантроп – Древний человек(600 тыс. лет назад)1. Денисовский человек2. Неандерталец:• анатомически схож с человеком• подбородочный выступ слабо развит•  членораздельная речь• изготовление сложных орудий труда, наскальная живопись, примитивные религии• V мозга = 1200 – 1400 см³• свободно скрещивались с H.sapiensНеоантроп – Кроманьонцы(150-300(?) тыс. лет назад)Представлен единственным видом - Человек разумный (Homo sapiens):• абстрактное мышление• мозговой отдел черепа преобладает над лицевым• V мозга = 1200-1600 см³• социальные факторы эволюции преобладают над биологическими

В эволюции человека важную роль сыграли социальные факторы.Ранние представители Homo развивались в общинах, совершенствуя способы общения между сородичами. Язык, как главное средство коммуникации, позволяет нам передавать знания и опыт из поколения в поколение.Мы не рождаемся со знанием социальных норм и обычаев, однако постепенно приобретаем их через обучение и подражание взрослым. Передача опыта от одного поколения к другому помогает человеку адаптироваться к меняющейся окружающей среде и развивать все более сложные орудия труда и технологии для удовлетворения своих потребностей. Наше культурное наследие включает искусство, архитектуру, науку, религию и прочее.Однако наша социальная значимость не отделяет нас от остальной природы. Как бактерии, форель или каштан, мы являемся частью биосферы. На в отличие от других организмов, на людях лежит огромная ответственность за сохранение экологической устойчивости нашей планеты.

Прямохождение (ходьба на двух ногах) – одна из самых отличительных черт человека. Другие современные приматы тоже иногда ходят на двух для пересечения открытой местности. Но они быстро возвращаются к четвероногому движению.Преимущества прямохождения:

Изменение скелета в связи с прямохождением• Сводчатая стопа: возможно передвижение с пятки на носок. При этом пальцы стопы сведены вместе, что дает хорошую опору при ходьбе.• S-образная форма позвоночника с четырьмя изгибами (2 вперёд, 2 назад):обеспечивается равномерная нагрузка во время ходьбы.• Таз человека короче и шире, чем у других приматов (чашеобразная форма): опора для внутренних органов.• Так как верхние конечности утратили функцию опоры, наши кисти стали более гибкими. Большой палец человека противопоставлен остальным, при этом мы можем легко дотянуться большим пальцем до других пальцев кисти (другие современные гоминиды не могут).• Грудная клетка человека широкая и уплощенная, а у других млекопитающих она имеет вид конуса. Таким образом, руки человека могут  свободно раскачиваться при ходьбе, что помогает сохранить равновесие.• Более длинная бедренная кость с крупными коленными суставами: бедренная кость передает вес тела от таза к ступням через колени. У других приматов бедренные кости короче, а суставы меньше.

Изменения черепа• Уменьшение размера челюстей.• Мозговой отдел черепа преобладает над лицевым.• Уменьшение надбровных дуг, которые у обезьян выполняют функцию отведения воды от лица. У человека на себя эту роль взяли брови.• Имеется подбородочный выступ, к которому крепятся речевые мышцы.

Недостатки прямохождения

Расы человека 

Мы все различаемся друг от друга по разным признакам: цвету глаз, волос, оттенку кожи, росту, массе тела, чертам лица. Это индивидуальные отличия каждого человека. Однако существуют также признаки, по которым можно выделить целые группы людей - расы.Раса - это исторически сложившаяся группа людей с общими физическими особенностями.Расовые отличия являются биологическими особенностями, возникшими в результате приспособления людей к различным природным условиям. Например, более темная кожа защищает от интенсивного ультрафиолетового излучения солнца. С другой стороны, белая кожа позволяет эффективнее синтезировать витамин D в условиях низкой интенсивности УФ-излучения.Все современные люди имеют относительно недавнего общего предка - кроманьонца, который развивался в Африке, а затем распространился в другие регионы. Палеонтологи утверждают, что различия между современными популяциями гораздо меньше, чем среди человеческих популяций, живших 250 000 лет назад. Более того, современные люди активно перемещаются по планете, что еще больше затрудняет определение расы в современном понимании.

В последние годы, благодаря новым методам ДНК-секвенирования и новым находкам окаменелостей Homo, мы всё больше узнаём о нашем прошломНа рисунке показаны результаты геномных анализов трёх видов людей.Стрелки указывают на поток генов (скрещивания) между различными видами людей.Неандертальцы не являются нашими предками и современный человек от них не происходил. Общий предок людей и неандертальцев жил около 600 000 лет назад. Неандертальцы были более тесно связаны с денисовцами, чем с людьми. 

Новые открытия 

Чтобы лечить болезни и травмы, сперва необходимо понять человеческое тело в его здоровом состоянии. В этом нам помогут две взаимодополняющие друг друга науки – анатомия и физиология.Анатомия (c греческого "рассекаю") изучает внешнее строение организма и отдельных органов. Анатомия довольно наглядная наука. Мы можем рассмотреть и пощупать наше тело или изучить как выглядят внутренние органы на картинке.Физиология (c греческого "наука о природе") изучает нормальную жизнедеятельность живого организма и его частей. Например, физиология почек изучает функцию почек и производство мочи, а нейрофизиология объясняет работу нервной системы. Впервые слово ‘физиология’ использовал отец медицины Гиппократ ( 460-377 гг. до н.э.) для обозначения целительной силы природы. Хотя анатомию и физиологию можно изучать по отдельности, на самом деле они неразделимы. Функция органа тесно связана с его формой (структурой):

Анатомия и Физиология 

Тело человека на 65% состоит из воды, которая расположена:Цитоплазма является внутриклеточной средой, а тканевая жидкость, лимфа и плазма – внутренней средой организма. Системы органов взаимодействуют согласованно для поддержания правильной концентрации питательных веществ, солей и растворённых газов в жидкостях организма.Внешняя среда постоянно меняется, что приводит ко внутренним изменениям: температура нашего тела поднимается в жаркую погоду, уровень глюкозы в крови снижается при длительном голодании и т.д. Системы органов работают согласованно для поддержания правильной температуры, концентрации питательных веществ, солей и растворённых газов в жидкостях организма.Гомеостаз – процесс, в ходе которого организм поддерживает постоянство внутренней среды.

Внутренняя среда организма 

Перемещение жидкостей и веществ в организме

Обсуждение нарушений гомеостаза занимает центральное место в медицине человека.

Системы органов человека 

Иногда легче оценить и понять анатомию, разделив трехмерное тело на двухмерные фрагменты. Компьютерная томография (КТ) и магнитно-резонансная томография (МРТ) являются примерами методов медицинской визуализации, которые показывают тело в различных плоскостях. Тело человека можно разрезать в трёх плоскостях:

1. Фронтальная плоскостьДелит тело на переднюю  и заднюю часть:2. Сагиттальная плоскостьДелит тело на правую и левую половины3. Горизонтальная плоскостьДелит тело поперёк на верхнюю и нижнюю часть

РентгенографияПринцип метода: рентгеновские лучи пропускают сквозь человека. Разные ткани по-разному улавливают рентгеновские лучи: чем плотнее ткань, тем более светлой она будет на рентгеновском изображении. Кости отображаются как светлые области, а органы, содержащие воздух (например, легкие) и жир, выглядят как темные области.Используется для обнаружения переломов костей; выявления пороков развития позвоночника, суставов; обнаружение опухолей молочной железы (маммография).Минусы: Наличие ионизирующего излучения, способного оказать вредное воздействие на пациента. Компьютерная томография (КТ)Благодаря КТ можно получить послойное изображение интересующего объекта (головы, коленного сустава, печени, почек и др.). В результате можно выстроить объемную картину, а не плоскую проекцию, как происходит в случае с рентгеном. Данные получаются с помощью рентгенологического оборудования, совмещенного с мощной компьютерной станцией, которая проводит детальный анализ изображения. К минусам КТ относят высокое радиационное воздействие при частом применении.

АнгиографияАнгиография – это визуализация кровеносных сосудов с помощью рентгеновских лучей или компьютерной томографии. Перед процедурой пациенту вводят контрастное вещество, поглощающие рентгеновские лучи. Цифровое вычитание изображений до и после инъекции контрастного вещества позволяет получить четкие изображения кровеносных сосудов.Позволяет выявить закупорку, аномальное сужение или растяжение сосудов. Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ)В тело пациента вводится индикатор – исследуемое вещество с прикрепленным к нему радиоактивной меткой. По интенсивности свечения радиоактивной метки можно установить, где скапливается исследуемое вещество. ПЭТ предоставляет информацию о функции ткани и выявляет аномальные ткани, имеющие большую или меньшую активность, по сравнению с нормальной.Применяется при подозрении на рак. Поскольку раковые клетки растут и делятся очень быстро, они поглощают гораздо больше глюкозы, чем обычные клетки. Перед ПЭТ пациентам вводят радиоактивный индикатор — глюкозу с радиоактивной меткой. Во время процедуры ПЭТ радиоактивный материал, прикрепленный к молекуле глюкозы, заставляет глюкозу светиться.

Магнитно-резонансная томография (МРТ)Метод основан на использовании мощных магнитов и радиоволн для определения местоположения атомов водорода в организме (большая часть которых находится в воде). Создает высококонтрастные изображения мягких тканей.Широко применяется для визуализации головного, спинного мозга и нервов. Неприменим для пациентов с металлическими имплантами. Ультразвуковое исследование (УЗИ)В основе метода лежит способность ультразвуковых волн проходить через различные ткани организма, по-разному отражаясь от структур различной плотности. Эти «отражения» фиксируются чувствительным датчиком и с помощью специального программного обеспечения преобразуются в изображение на мониторе УЗИ-сканера.УЗИ позволяет отслеживать движения в режиме реального времени (например, движение сердечного клапана и поток крови через сосуды и сердце).Безопасный метод, не использующий радиоактивное излучение, поэтому широко применяется во время беременности для обследования плода.

МРТ головы