Czkawka dowodem ewolucji
Dzień dobry. W pewien sposób wyznacznikiem tego, czy ktoś osiągnął sukces, jest to, czy znajduje się o nim jakiś wpis na Wikipedii. I jeszcze jakiś czas temu było tak, że o mnie taki był, na dodatek taki, którego ja sam nie napisałem. I byłem, mówiąc szczerze, dumny. Miałem takie wrażenie, że być może rzeczywiście robię coś wartościowego, godnego polecenia. Zresztą dalej tak myślę.
To jest transkrypcja odcinka z kanału Naukowy Bełkot – wersja wideo dostępna poniżej:
Książka Dawida:
Ale z drugiej strony czasami zastanawiam się, czy gdybym trafił do internetowej encyklopedii z innego powodu, mój pogląd uległby zmianie. Staram się wczuć w taką osobę jak np. Charles Osborne, który przyszedł na świat w 1894 roku, a znany jest z wydarzenia z 1922 roku, kiedy to w czasie uboju świń upadł na niego 140-kilogramowy wieprz. I tego dnia Charles dostał czkawki, która trwała nieprzerwanie przez 68 lat i jest oficjalnie uznawana za rekordowo długą czkawkę. To, że wydawał z siebie te charakterystyczne hyknięcia 40 razy na minutę, nie przeszkodziło mu dwa razy się ożenić, spłodzić ośmioro dzieci i jednocześnie uniemożliwiało mu noszenie sztucznej szczęki. Chociaż swoją drogą samo jego robienie musiało być nie lada wyczynem, osiągnięciem. Jak zwał tak zwał. Czkawka skończyła się na rok przed śmiercią. I zastanawiam się zupełnie szczerze, czy po tych wszystkich latach brak czkawki był dla niego stanem dziwnym i nienaturalnym. Tego nie dowiemy się prawdopodobnie nigdy, ale możemy spojrzeć na czkawkę w nieco innym kontekście, pod nieco innym kątem, pod kątem ewolucyjnym. Ale nie mówiąc o jej celu, tylko analizując to, że w pewien sposób czkawka sama w sobie jest bardzo silnym dowodem ewolucji.
Ja osobiście kiedy wezmę więcej niż dwa łyki jakiegoś zimnego gazowanego napoju, to praktycznie gwarantowane jest, że czeka mnie co najmniej jedno hyknięcie. Natomiast samo definiowanie czkawki dla osób, które zaszły w życiu wystarczająco daleko, żeby oglądać filmy Naukowego Bełkotu, swoją drogą gratuluje gustu youtubowego, mija się z celem, bo każdy gdzieś tam czuje, że czkawka to jest niekontrolowany skurcz przepony, po którym następuje również niekontrolowany skurcz głośni. I to właśnie ten skurcz głośni generuje ten dźwięk, to hyknięcie charakterystyczne dla czkawki. Natomiast dużo ciekawsze od definiowania czkawki, od podawania jakiejś encyklopedycznej definicji jest spojrzenie na nią w kontekście ewolucji.
Zacznijmy więc od tego, skąd się czkawka bierze, a powodów jest wiele. Najczęściej jest to rozciągnięcie żołądka np. na skutek zjedzenia dużej porcji jedzenia, nawdychania się powietrza, również gdy się śmiejemy albo gdy wypijemy właśnie dużo gazowanego napoju. Czkawkę może także powodować podrażnienie krtani i przełyku, silne emocje itd. Ale najczęściej chodzi właśnie o to rozciągnięcie żołądka, któremu towarzyszy podrażnienie nerwów odpowiadających za oddychanie: nerwu przeponowego i nerwu błędnego. Nie będziemy sobie nerwów na początek oszczędzać, bo właśnie od tej kwestii zaczniemy.
Spójrzmy na człowieka. Gdzie on ma przeponę? O tutaj. To mięsień, który rozdziela klatkę piersiową od jamy brzusznej. Mięsień, który pełni bardzo ważną rolę – kontroluje nasze oddychanie i jest jednocześnie jednym z najbardziej zapracowanych mięśni w naszym ciele. Chodzi mi np. o to, że kiedy jesteśmy w fazie snu REM i nasze ciało jest sparaliżowane od szyi w dół, to przepona, podobnie jak i serce, ciągle pracuje, ciągle dostarcza świeży tlen do płuc, świeży tlen do naszego krwioobiegu, no bo nie może być inaczej. Bądźmy szczerzy. Z ewolucyjnego również punktu widzenia sen bez oddychania to jest bardzo słabe, żeby nie powiedzieć bezsensowne rozwiązanie. Wróćmy jednak do schematy człowieka i umiejscowienia na tym schemacie przepony. Teraz zastanówmy się, jak można połączyć przeponę z mózgiem. Chociaż może nie. Inaczej. Sformułujmy to pytanie w ten sposób: jak połączylibyście przeponę z mózgiem, wiedząc, że macie do dyspozycji coś a’la autostradę? Mam tu na myśli rdzeń kręgowy, który wychodzi z mózgu. Dla podpowiedzi podam wam pewien kontekst. Nasz kręgosłup składa się, patrząc od góry, z siedmiu kręgów szyjnych, dwunastu kręgów piersiowych, pięciu kręgów lędźwiowych, pięciu kręgów krzyżowych i czterech lub pięciu zrośniętych ze sobą kręgów guzicznych. I tak. Na wysokości piątego kręgu szyjnego z rdzeniem kręgowym łączą się włókna unerwiające bark. Na wysokości szóstego – nadgarstek, a siódmego – palce dłoni. Co ciekawe, sama dłoń jest unerwiona dzięki nerwom odbiegającym od rdzenia kręgowego na wysokości pierwszego kręgu piersiowego. Od siódmego do dwunastego kręgu piersiowego odchodzą włókna kontrolujące narządy wewnętrzne jamy brzusznej. Na wysokości kręgów lędźwiowych mamy biodra, nogi i stopy, a w części krzyżowej nerwową drogę z rdzenia kręgowego do końcowych ośrodków układu pokarmowego oraz genitaliów. I z tego wszystkiego wynika taki bardzo ogólny i logiczny schemat. Im coś jest dalej od mózgu, tym podłączenie tego czegoś do rdzenia kręgowego z pomocą nerwów ma miejsce też później, czyli dalej od mózgu. I teraz mając tę ogólną prawidłowość za doradcę, gdzie umieścilibyście nerwy czy połączenie nerwów obsługujących przeponę z rdzeniem kręgowym? Gdzieś na wysokości odcinak piersiowego, dolne kręgi odcinka piersiowego, krzyżowy, lędźwiowy? Gdybym nie mógł powiedzieć teraz jak klasyk gatunku nic bardziej mylnego, to pewnie bym nie pytał. Okazuje się, że nerw przeponowy i nerw błędny są podłączone do rdzenia kręgowego na wysokości czwartego kręgu szyjnego, na wysokości pnia mózgu, czyli wyżej niż nerwy, które unerwiają ramię. Ale moment, to nie ma sensu – powie ktoś. Będzie miał rację. Może nawet więcej racji. Powie ktoś, że to ma mniej sensu niż próba przeprowadzenia drugiej serii konkursowej w czasie skoków narciarskich na normalnej skoczni w czasie igrzysk w Pjongjang i też miałby rację… gdyby nie ewolucja. Ewolucja nadaje temu wszystkiemu sens, bo ewolucja każe nam patrzeć na człowieka nie jak na człowieka, ale jak na takie rusztowanie, powiedzmy, z ryby, które ewolucyjnie jest podstrajane do tego, żeby wyglądać i zachowywać się jak człowiek. Kiedy umieścimy narządy w kolejności rybiej, to to, czym oddychali nasi ewolucyjni przodkowie, znajdowało się bliżej głowy niż kończyny, dlatego sens miało podłączenie tego do rdzenia kręgowego wcześniej. Z czasem ewolucja coraz bardziej oddalała od siebie głowę i części ciała odpowiedzialne za oddychanie, a w związku z tym nie doszło do zmiany okablowania czy przyłączenia tego okablowania, tylko nerwy się wydłużały. W związku z tym na tej długiej drodze stały się one bardziej podatne na przypadkowe podrażnienie, pobudzenie, które mogło skutkować niekontrolowanym skurczem przepony. Są też przez to bardziej podatne na uszkodzenia spowodowanie niespodziewanie spadającymi na nas wieprzami. Nie mniej ta ich długość może też być świadectwem ewolucji. Takie ich początki i końce mają swój początek prawdopodobnie już 400 milionów lat temu.
A skoro mowa o nerwie błędnym, to jedna z jego gałęzi, nerw krtaniowy wsteczny, unerwia… nie zgadniecie – krtań. Ale jest to nerw, który jest jednocześnie jednym z najbardziej oczywistych dowodów ewolucji, bo widzicie, u ryb droga z rdzenia kręgowego do krtani przebiegała tak, że nerw krtaniowy wsteczny biegł w okolicach serca pod jednym z naczyń krwionośnych, które u ludzi nazwalibyśmy łukiem aorty. Ale stop, stop. Znów muszę przerwać, bo ja mówię krtań u ryb, ale jak wiadomo, ryby głosu nie mają, nie mają też krtani. Chodzi mi o to, że to, co u nas jest właśnie krtanią, u ryb byłoby łukami skrzelowymi. Jeżeli porównamy grupy komórek w rozwijającym się embrionie, to to, co u nas koniec końców jest krtanią, u ryb dokładnie te same grupy komórek kończą jako łuki skrzelowe. To jest też jeden z embriologicznych dowodów ewolucji, jeden z bardzo wielu embriologicznych dowodów ewolucji, jeden z bardzo wielu embriologicznych dowodów na to, że nie jesteśmy niczym innym jak rusztowaniem z ryby, które jest ponaciągane do tego, żeby udawać człowieka, żeby być człowiekiem.
Ale wróćmy do tego nerwu krtaniowego. Jak już mówiłem, u ryb przebiegał pod tętnicą, która u ludzi jest łukiem aorty. W miarę jak serce oddalało się od głowy, choćby w czasie wykształcania szyi, nerw wydłużał się, nadrabiając drogę w okolicach serca i zawracając dopiero później do krtani. U wszystkich zwierząt. Wszystkich. U żyrafy też. Dzięki temu jego długość przekracza w takim wypadku 4,5 metra. Gdyby ktoś zmusił ewolucję do poprowadzenia unerwienia na nowo, można by zredukować tę wartość do kilkunastu, góra kilkudziesięciu centymetrów.
Wróćmy jednak do czkawki. Jej istnienie można wytłumaczyć na dwa spójne sposoby. Pierwszy mówi, że to pozostałość kijanki w nas samych. Kijanka jest bowiem taką formą przejściową. To znaczy żyje w wodzie, oddycha z pomocą skrzeli, ale już przygotowuje się do tego, że niedługo wyjdzie na ląd i jak każda porządna, dorosła żaba będzie oddychała również płucami. Jednak ciągle żeby żyć, musi przepompowywać wodę przez skrzela. I przy tej okazji niepożądane byłoby, a przynajmniej bardzo niekorzystne, żeby ta woda dostawała się do prawie już gotowych płuc. Rozwiązane dosyć proste. Jeżeli napinają się mięśnie odpowiedzialne za oddychanie, czyli w tym wypadku za przepompowywanie wody przez skrzela, to jednocześnie dochodzi do odcięcia drogi do płuc za pomocą jakiegoś ruchomego elementu. Coś wam to przypomina? No właśnie. Zamknięcie głośni w czasie czkawki. Co więcej, u kijanki za ten wzorzec zachowania odpowiada coś, co nazywamy centralnym generatorem wzorca. Czyli taki mechanizm zakodowany w układzie nerwowym, który ma kontrolować odpowiednio względem siebie rozłożone ruchy. Mówiąc rozłożone, mam na myśli rozłożone w czasie. Mówiąc inaczej, to taki nieświadomie zapisany w nas wzorzec poruszania się. Wzorzec zachowania. Odpowiada za rzeczy, które wykonujemy praktycznie albo zupełnie automatycznie. Chodzenie jest w ten sposób kontrolowane, jazda na rowerze, jazda na łyżwach i czkawka. Zarówno u człowieka, jak i u kijanki ten ośrodek znajduje się w pniu mózgu. To w pniu mózgu jest, w pewien sposób również możemy powiedzieć, ośrodek czkawki. I tych podobieństw jest jeszcze więcej, jak choćby to, że zarówno w przypadku kijanki, jak i człowieka czkawkę może powstrzymać ten odruch, to zachowanie, ten wzorzec zachowania, czyli skurcz przepony, a kilka milisekund, kilkadziesiąt milisekund zamknięcie głośni może powstrzymać albo rozciągnięcie mięśni oddechowych, albo np. zwiększenie ilości dwutlenku węgla czy to w wodzie, powietrzu, czy bezpośrednio we krwi. I to właśnie np. dlatego bardzo często wstrzymanie oddechu, nabranie powietrza do płuc i nieoddychanie przez chwilę jest w stanie powstrzymać czkawkę. Jest tylko jeden problem. Bo widzicie, ssaki mają czkawkę i co więcej, mogą ją mieć nawet przed urodzeniem. U kotów można ją wywołać np. bezpośrednio elektrycznie stymulując ośrodek czkawki w pniu mózgu. Coś podobnego mają płazy, jak wiemy, no bo mają to kijanki, no i na ewolucyjnej drodze są jeszcze gady, które czkawki nie mają. Czy to więc obala to wszystko, o czym do tej pory mówiłem? Niekoniecznie. Bo tu dochodzimy do tego drugiego wyjaśnienia, a mianowicie do tego, że dzieci mają czkawki częściej niż dorośli.
Co to ma do rzeczy? Paradoksalnie bardzo dużo. Chodzi o to, że dzieci ssaków w specyficzny sposób się odżywają, to znaczy piją mleko matek. I czkawka może być takim ewolucyjnym przystosowaniem do tego, że gdy takie dziecko nałyka się powietrza, to może się tego nadmiaru powietrza pozbyć, bo żołądek powiększa swoją objętość, może dojść do podrażnienia nerwów, o tym już mówiliśmy na początku. I jednocześnie ten odruch, ten wzorzec zachowania, który uwzględnia zamknięcie głośni, blokuje dostanie się treści pokarmowej, która może się dziecku cofnąć, do płuc. W związku z tym ssaki mogą mieć ewolucyjną presję na to, żeby te takie predyspozycje do wystąpienia czkawki potęgować. Ewolucyjnie mogą być one korzystne. Ponieważ gady odżywiają się inaczej, to te predyspozycje genetyczne, które być może mają, do wystąpienia czkawki, po prostu nie jest w żaden sposób aktywowana, nie była promowana przez ewolucję i w związku z tym ewolucyjnie mogła zaniknąć. Ssaki mogły albo na nowo odkryć czkawkę, albo wyewoluować ją zupełnie niezależnie. Możliwe więc, że jest to również po części nasze przystosowanie, mówiąc nasze, mam tu na myśli wszystkie ssaki, do odżywiania się mlekiem matki we wczesnych etapach naszego życia.
I to by było na tyle. O czkawce co prawda można jeszcze mówić więcej, można wspomnieć o aspektach zdrowotnych czkawki, ale to już na polskim YouTube zrobiono. W linkach w opisie tego filmu macie namiary na film z kanału mc2, który porusza właśnie te zagadnienia, a ja polecam ten film i kończę. Mam tylko nadzieję, że po tych kilkunastu minutach, które ze mną spędziliście, kiedy następnym razem wasza przepona wyrwie się wam z podświadomej i również nieświadomej kontroli, to zdacie sobie sprawę, że doświadczacie właśnie czegoś, co jest silnym dowodem ewolucji tym dziwnym hykaniem wasi rybi, wasi kijankowi pra pra pra pra pradziadkowie i pra pra pra prababcie próbują do was w pewien metaforyczny sposób przemawiać. Do zobaczenia, do usłyszenia.
Autor odcinka – Dawid Myśliwiec