Для чего нужна кожа? Ее функции

Вряд ли кому-то из нас придет в голову тщательно рассматривать собственную кожу. Это занятие совсем неинтересное. На ней можно разглядеть одну-другую пару волосков, бороздки, складки, может быть, несколько коричневых пятнышек. Под лупой все выглядит намного загадочнее. Волоски превращаются в мех, бороздки напоминают протоки на мелководье, а на некоторых участках они являют собой поистине фантастическую картину. Можно разглядеть даже чешуйки. Они не такие, как у рыбы, но все же похожи. Если же внимательно вглядеться в нашу кожу, то можно обнаружить совсем удивительные вещи. Почти на двух квадратных метрах (а именно таков размер поверхности кожи у взрослого человека) можно открыть целые промышленные центры современного мира: сталелитейные заводы, фабрики красителей, химические заводы, строительные предприятия, сигнализационные устройства и даже противопожарную систему — именно такие функции выполняет наша с вами кожа.

Откуда у человека кожа

По мере того, как первые мягкотелые, бесскелетные существа превращались в сложные организмы с внутренними органами, им требовалась защита. Вначале появилась твердая скорлупа. Однако этот защитный панцирь делал животных малоподвижными, тяжелыми, невосприимчивыми к внешним раздражителям. В процессе дальнейшего развития, борьбы за пищу и выживание росла потребность в скорости и подвижности. Выяснилось, что панцирь не столь уж удачное изобретение.

Первыми от него отказались рыбы, которые сплошному панцирю предпочли легкие, жесткие и одновременно гибкие чешуи. Для хищников они отнюдь не стали неприступной крепостью. Однако рыбы получили возможность легко избегать встречи со своими врагами благодаря более высокой скорости, которую они обрели в результате потери веса.

Пресмыкающиеся позаимствовали у рыб чешуйчатую кожу, основательно изменив ее. Она превратилась в складчатую оболочку, верхний слой которой обновлялся снизу. Змея, меняющая кожу, – лучший тому пример.

Теплокровные птицы и млекопитающие взяли на вооружение чешуйчатую оболочку рептилий. Ее остатки можно встретить, например, на ногах диких птиц и домашних кур, на хвостах крыс. У человека это ногти на пальцах рук и ног.

В остальном, однако, теплокровные изменили свой чешуйчатый покров по собственному усмотрению. Теплокровным животным необходим изоляционный слой, который препятствовал бы слишком большой утечке тепла в окружающую среду. Чешуи эту задачу не решают. Поэтому у птиц появились перья, у млекопитающих мех, который у человека исчезал постепенно, так как он придумал другую теплоизоляцию – одежду.

Хотя у нас и нет меха в истинном смысле, все же по всей нашей коже сохранились отдельные волоски. На каждом квадратном сантиметре кожи находится до десяти волосяных корешков (на голове, естественно, больше), которые неустанно посылают наверх отмершие клетки, то есть волосы. На холод, страх, гнев они реагируют точно так же, как в стародавние времена – становятся на дыбы. Когда-то это приносило большую пользу. Во время холода взъерошенные волосы давали больше тепла; когда человеку было страшно, они придавали ему чувство защищенности, а в ярости и в борьбе действовали на противника устрашающе. Сейчас «гусиная кожа» напоминает нам обо всем этом. Она возникает тогда, когда волосяные мускулы заставляют волос выпрямиться.

В те же стародавние времена появился у человека и его «фирменный знак» – отпечатки пальцев. Эти специфические полоски и закругления образовались из кожных выступов и возникли только на пальцах рук и ног.

И это не случайно. Пальцы рук и ног были когда-то жизненно необходимы человеку. Они были нужны ему для выполнения хватательных движений. В первобытное время, когда человек только начинал переходить в вертикальное положение и искать опору на двух ногах, а не на четырех, когда он приучался держать добычу не в зубах, а в руках, эти выступы на коже были намного грубее. Такая кожа на ногах помогала ему увереннее и быстрее бежать по земле, а на руках – крепче удерживать добычу. И поскольку влажная кожа держит лучше, чем сухая, то и сейчас на каждом квадратном сантиметре кожи на подошвах ног и ладонях рук находится примерно по 400 потовых и жировых желез, которые регулярно покрывают кожу тонкой пленкой. Далее рассмотри основные функции кожи, узнаем какое значение она имеет для нашего организма.

Кожа – сталеплавильный завод

Наша кожа должна быть свободной, иначе она не смогла бы работать как сталеплавильный завод. Это еще одна из причин, по которой человек лишился своего меха. На этом заводе производятся конструкции, которые позволяют удерживать все строение в вертикальном положении. У человека такими конструкциями являются кости.

Чтобы их построить и сохранять в рабочем состоянии, необходим витамин D, отвечающий за производство кальция в нашем организме. Это один из тех витаминов, чрезмерная доза которого для человека смертельна. В сутки нам требуется всего 0,01 миллиграмма этого вещества. Если наше тело получает его свыше 2,5 миллиграммов в день, резко меняется кальциевая структура крови. Это приводит к отложению кальция, к функциональным нарушениям в работе почек и в конце концов к смерти.

Для того чтобы в работе сталеплавильного завода не происходили «производственные срывы», кожа должна обладать разными цветами. С помощью ультрафиолетовых лучей солнца в ней образуется витамин D. «Сырьем» для этого служат вещества, которые поступают в наш организм с пищей. Организм не в состоянии самостоятельно ни выделять совокупность этих веществ, ни обезвреживать их каким-либо способом. Такую работу выполняет солнце, поэтому чем больше солнца, тем больше витамина D.

Становится понятно, почему жители Африки или других богатых солнцем регионов имеют черный или темный цвет кожи. Темный цвет пропускает меньше ультрафиолетовых лучей, чем светлый. Поэтому в процессе эволюции чем дальше на север продвигался человек и оставался там жить, тем светлее должна была становиться его кожа, чтобы по возможности больше пропускать ультрафиолетовых лучей, столь дефицитных на севере.

Исключение составляют лишь эскимосы. Они живут в бедных солнцем областях и тем не менее имеют темноватую кожу. Дело в том, что в течение многих поколений эскимосы употребляют в пищу сырую печень и сырое мясо рыбы. И то и другое настолько богато витамином D, что они, несмотря на свою темную кожу, смогли выжить и продолжают жить за полярным кругом.

Связь между цветом кожи и дозой витамина D открыл американский антрополог профессор Уолтер Лумис. Он приводит ряд интересных примеров:  чернокожие дети в Соединенных Штатах чаще, чем белые, болели «размягчением костей», то есть рахитом. А детеныши тропических животных, например, львов, часто заболевали рахитом в европейских зоопарках, если в их пищевой рацион не добавляли рыбий жир.

Кожа – фабрика красителей

Итак, по теории Лумиса, негры, переселенные на Северный полюс, рано или поздно станут белыми, а белые, переехавшие жить в экваториальную зону, превратятся в чернокожих. Вероятно, доказательством этого могут служить индейцы Центральной и Южной Америки. Они происходят от светлокожих монголов, которые в эпоху последнего обледенения (около 35 тысяч лет назад) пришли в Америку по льду Берингова пролива. Сегодня потомки этих пришельцев имеют темную кожу.

Пигмент, который окрашивает кожу в темный цвет, вырабатывают кожные клетки в виде мелких зернышек. Это меланин. Имеются также желтые зернышки, называемые кератином. Оба пигмента «ответственны» за разные цвета кожи. Меланин окрашивает кожу в черный цвет, кератин – в желтый, вместе они дают коричневый цвет.

Интересно, что в светлой коже имеются оба эти пигмента и даже в том же количестве, что и в темной. Однако в ходе эволюции они «обесцветились», то есть производят ровно столько меланина, чтобы окрасить глаза и волосы.

Пигменты реагируют и на солнечные лучи, поэтому летом большинство бледнолицых становятся коричневыми, хотя и ненадолго. Спустя день-другой после первых солнечных ванн черные зернышки меланина поднимаются в верхний слой кожи и придают человеку коричневую защитную окраску. Установлено, что ультрафиолетовые лучи, которые активизируют зерна меланина, участвуют также и в производстве витамина D.

Есть, однако, люди, которые или вовсе не имеют меланина (голубоглазые блондины) или его количество настолько мало, что они никогда не темнеют. Природа поставила перед ними преграду – солнечные ожоги. Те, кто от них страдает, всегда прячется от солнца.

И еще: веснушки появляются тогда, когда пигментные клетки неравномерно снабжаются кровью. В этом случае и производство красящего вещества осуществляется неравномерно, так как клетки, интенсивно снабжаемые кровью, более активны по сравнению с другими.

Кожа – сроительное предприятие

Даже самый красивый загар, приобретенный во время отпуска, проходит довольно быстро. Дело тут в самом верхнем – роговом – слое кожи, который обновляется каждые три-четыре недели. В нем сосредоточены миллионы ороговевших клеток, которые многократно наслаиваются друг на друга в виде кровельной щепы. Это мертвые клетки. Они и должны быть мертвыми, чтобы выдерживать контакт с грубой средой, например с одеждой, о которую трется наша кожа.

Каждый день организм вырабатывает миллионы студенистых клеток, которые постоянно стремятся вверх и все больше удаляются от источников кровоснабжения. Без крови же клетка умирает. Ядро клетки исчезает, а ее содержимое – белок, кератин – затвердевает на пути к поверхности кожи.

Можно самому наблюдать, как мертвые клетки спадают с кожи, когда Вы, например, снимаете вязанный пуловер, который буквально пылит мертвыми, использованными клетками кожи, спадающими в результате трения о шерсть.
Верхняя оболочка, за исключением роговых наслоений – мозолей, имеет толщину всего в одну сотую миллиметра. Эта оболочка – та самая кожица, которая вздувается, когда мы получаем легкий ожог. И так как она в состоянии полностью обновляться, впоследствии от ожога не остается никаких следов.

Шрамы появляются тогда, когда повреждается расположенный под оболочкой нижний кожный слой. Шрам образует ткань, которая закрывает ожоговое пятно. Процесс аналогичен штопанью носков: берут тот же материал, того же цвета, однако структура получается иной и заштопанное место остается заметным.

Кожа – противопожарная система

В кожном слое располагаются кровеносные сосуды и потовые железы – это «противопожарная» охрана, которая следит за тем, чтобы в нашем теле не «вспыхнул пожар» или не наступило его «оледенение». Нервам, мускулам и внутренним органам необходима определенная температура для нормальной работы. Она составляет примерно 37°С. Кожа следит за тем, чтобы эта температура оставалась постоянной.

Соответствующие команды поступают из гипоталамуса, той части мозга, которая управляет элементарными функциями организма. Если ему угрожает перегрев, например, при повышенной собственной или при высокой внешней температуре, то гипоталамус подает сигнал на «сброс пара». По этому сигналу кровеносные сосуды кожи расширяются, воспринимая большее количество крови из организма. Отсюда красное лицо, когда мы потеем. Кровь выносит из нашего тела избыточное тепло, охлаждаясь в кожном слое.

Одновременно гипоталамус дает потовым железам команду на «сброс воды». Поры потовых желез открываются и наше тело покрывается соленосодержащей жидкостью, которая на воздухе испаряется, создавая охлаждающий эффект.

Строго в обратном порядке реагирует кожа на снижение температуры тела, когда мы мерзнем. Чтобы защитить организм от дальнейшей потери тепла, кровеносные сосуды сжимаются, для того, чтобы теплая кровь оставалась внутри, а потовые железы в это время почти полностью прекращают свою работу.

Кожа – химический завод

Даже в те дни, когда мы не чувствуем, что потеем, мы выделяем с потом до литра жидкости в день (пот на 98% состоит из воды). Можно смириться с тем, что кожа выбрасывает из организма ценную жидкость. Она это делает для «тушения пожара». Однако эта жидкость содержит поваренную соль, которая нужна нашему организму. То, что здесь на первый взгляд кажется нелогичным, то есть наружу выбрасывается то, что нужно внутри, в действительности выполняет очень важную функцию.

Во-первых, соль, удерживающая воду, обеспечивает медленное испарение пота, иначе он испарялся бы как капли воды на горячем камне.

Во-вторых, соль вместе с жирными кислотами и мочевиной, которые также содержатся в поте, остается на коже после испарения воды. Эти остатки со смесью из жира и кислот, которые выделяют сальные железы, образуют на коже защитную пленку, убивающую болезнетворные микробы.

Оказывается, потовые железы – зеркальное отражение внешнего мира. Кожа человека умеренных климатических зон содержит примерно 2,5 миллиона потовых желез. В основном они расположены на руках и ногах, а вот на затылке, спине и ягодицах их немного – «всего» по 55 на один квадратный сантиметр. У эскимосов потовых желез меньше всего – им не грозит обусловленное климатом переохлаждение организма.

Совсем другое дело тропики. У людей, живущих в тропической зоне, число потовых желез максимально. На руке филиппинца их на 250 больше, чем у европейца в расчете на один квадратный сантиметр. И если негра и белого посадить вместе в сауну, то и здесь негр потеет больше, чем белый, так как количество потовых желез у него больше.

Кожа – сигнализационная установка

Если бы у нас не было кожи, мы многого не узнали бы об окружающем мире и оказались бы беззащитными перед его опасностями. Один только пример: человек режет мясо, нож случайно соскальзывает на палец. Человек мгновенно чувствует боль и прекращает резать. В итоге палец хотя и порезан, но все же целый.

Тому, что наша кожа может чувствовать, мы обязаны особым тельцам, нервным окончаниям кожного слоя. Они расположены в плоскости кожи и подобны листочкам, только на подошвах ног у них грибовидная форма. Эти тельца выполняют всегда одну специфическую функцию: одни из них реагируют только на холод, вторые – только на тепло, третьи откликаются на прикосновение и давление и, наконец, есть тельца, которые воспринимают болевые ощущения.

Наибольшее количество этих телец находится на лице, на подошвах ног и на ладонях рук, то есть в тех местах, которые некогда были весьма слабо защищены волосяным покровом. И поскольку основная задача кончиков пальцев хватать и щупать, то в них и сосредоточено максимальное количество телец, которые реагируют на прикосновения. На спине их значительно меньше. Поэтому человеку, когда касаются его спины, трудно точно угадать количество точек прикосновения (например, число пальцев руки).

Ощущение зуда или щекотки также вызывается этими тельцами. Мы чувствуем зуд, когда болевые тельца раздражены лишь незначительно, ощущение щекотки и возникает при слабом раздражении осязательных телец.

При столь высокой чувствительности кожи несколько удивляет, что мы не ощущаем особых неудобств от одежды. Это стало возможно в основном благодаря тому, что наша кожа, ее нервные окончания давно привыкли к столь незначительному, но длительному раздражителю, каковым является одежда.

Однако кожа информирует нас и изнутри. Если в организме что-то неладно, об этом можно узнать по коже. Так, если печень работает неправильно и не в состоянии перерабатывать зелено-синие и желтые пигменты желчи, то, попадая в кровь и ткани, они окрашивают кожу в желтый цвет. Диагноз – желтуха. Или взять зоны Хеда, названные так по имени лондонского невролога. Эти зоны находятся на спине и с помощью иглоукалывания можно установить, болит ли у пациента желудок или печень. Это значит, что нервы внутренних органов и нервы кожи тянутся из одного и того же участка спинного мозга.

Как видим, кожа относится к гениальнейшим изобретениям природы. Она не только защищает и информирует наш организм. Кое-что делает она и для нашей души, а это не менее важно для человека: она дает нам ощущение счастья. Младенец через кожный контакт с родителями испытывает чувство нежности к ним, ощущая себя в безопасности. Психологи даже утверждают, что из таких детей впоследствии вырастают уравновешенные и жизнеспособные люди. Через простое прикосновение рук люди выражают самые сокровенные чувства. Без нашей кожи всего этого мы никогда не ощутили бы.