К «протезам» приходится прибегать и четвероногим. У панголинов желудок имеет внутреннюю жесткую оболочку из ороговевшего эпителия, а выступающая в его полость складка оснащена чуть ли не настоящими зубами, выполненными из того же материала. Кроме того, животные заглатывают камешки. Эти приспособления позволяют раздавить наружные покровы насекомых и отжать их содержимое, что гораздо выгоднее, чем ждать, когда кутикула переварится и все годное к употреблению из нее вытечет.
В подготовительном цехе, наряду с механическим отделом, у всех сухопутных животных есть химический участок – большие и малые слюнные железы. Слюна выполняет много важных функций, но, видимо, главная – смочить пищевой комок, без чего его трудно протолкнуть в пищевод. Это в полной мере относится к тем животным, которые глотают пищу целиком. Разве су-мела бы змея проглотить птичье яйцо в 3—5 раз толще ее тела или крысу, не смочив их обильно слюной?
Слюна содержит вещества, способные оказать на пищу химическое воздействие. Развивая эти качества, природа придала слюне и слегка ядовитые свойства. Для животных эта ее способность оказалась совсем не лишней. Во влажной оболочке рта, на остатках пищи, застревающих между зубами, норовит поселиться множество микроорганизмов, большинство которых вредны для организма. Против них и направлены слюнные яды.
У змей производство ядов поставлено на широкую ногу. Претерпели реконструкцию и сами железы: их протоки открываются уже не в полость рта, а вливаются в канал, проходящий внутри зуба. Яд выделяется только во время укуса при надавливании на специальный резервуар, расположенный у основания зуба, и весь целиком попадает в рану. Для существ, лишенных конечностей, химическое оружие имеет чрезвычайно важное значение, облегчающее им охоту.
Первая задача пищеварения – растворить ткани растений и животных или иные органические соединения и высвободить молекулы пищевых веществ. Однако на этом процесс переваривания не кончается, так как эти молекулы слишком велики. Даже молекулярный вес дисахаридов, входящих во многие виды растительной пищи, равен нескольким сотням! Еще крупнее молекулы жиров, а молекулярный вес белков колеблется от 100 000 до нескольких миллионов. При таких размерах они не способны преодолевать стенку кишечника и проникать в кровь. К тому же многие из них нерастворимы в воде, что тоже препятствует их переходу в плазму крови и протоплазму клеток. Ведь организм – это водный раствор или, точнее, гель – студнеобразная коллоидная система органических макромолекул. Поэтому вторая задача пищеварения: расщепить крупные молекулы пищевых веществ на более мелкие, способные растворяться в воде.
Процесс пищеварения организован по конвейерному типу. Пройдя предварительную подготовку, обильно смоченная слюной пища переходит из одного цеха в другой. В каждом из них она обрабатывается специфическими растворами, которые катализируют определенные химические реакции. Образовавшиеся при этом вещества всасываются в кровь тут же или в следующих отделах. В конце конвейерной линии все ценное должно быть извлечено из пищи, а все, что не усвоилось, удаляется из организма.
Ферменты, участвующие в процессе пищеварения, – белки. Каждый из них действует лишь на определенную группу пищевых субстратов, то есть обладает известной специфичностью. По характеру своего действия они типичные биологические катализаторы, так как способны ускорить расщепление пищевых веществ, не разрушаясь и не входя в состав конечных продуктов, а значит, могут использоваться повторно. Вот почему небольшого количества ферментов достаточно для расщепления весьма значительных количеств пищи.
Белки, крахмал и целлюлоза – полимеры, образованные из более простых блоков. В процессе их синтеза происходит отщепление воды. Таким же образом из эфиров жирных кислот и глицерина образуются жиры. И чтобы их снова разделить, обязательно нужна вода. Она поглощается в процессе расщепления молекул пищевых веществ. Такие реакции носят название гидролиза. В воде реакции гидролиза протекают самопроизвольно, не требуя участия ферментов, правда, медленно. Таким образом, катализаторы не вызывают их, а просто ускоряют. Реакции гидролиза сопровождаются выделением тепла. Все известные пищеварительные ферменты – гидролитические катализаторы.
