為什麼把造血的功能放在骨頭裡,這樣的設計有什麼好處?


謝(小細)腰,

(懂醫學常識或者懶得看的直接看黑體並且跳過第一大段看正題)

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有一個需要注意的地方就是造血不是光造出來紅細胞就好了,有很多東西比如無機鹽(最重要的是鐵離子)、血漿蛋白、抗體、白細胞等等如果單純指的「造血功能」的話,人體有大量的地方都是參與甚至有著造血功能的,比如肝,胸腺,以及脾. 而骨骼裡面的主要是用來製造白細胞和紅細胞的造血幹細胞,我想題主問的應該是造血幹細胞為什麼主要在骨骼里吧?其實不是所有生物的造血幹細胞都在骨頭裡面啦,那些外骨骼的比如螃蟹,以及那些沒骨頭的比如蚯蚓(謝謝 @昜夌 的更正,本來想說水母,但水母沒有成熟的循環系統,只能算是體液不能算血液)

首先,對於沒有解剖學常識的朋友們需要知道一點,骨頭不是"死的",它是"活的",骨頭內部有著成骨細胞與破骨細胞,它們參與許多機體的代謝,其中最重要的是鈣儲備,也就是說骨頭內外是有著物質交換的,這很重要,因為如果不熟悉的人可能覺得那堆造血細胞是憋死在骨頭裡一輩子出不來的,其實並不是,骨內的造血幹細胞可以整個身體到處跑的,哪需要它就去哪(已有熒游標記的異性骨髓移植實驗證明了這一點,給 @Pan Peter 的參考文獻Dewald G W, Schad C R, Christensen E R, et al. Fluorescence in situ hybridization with X and Y chromosome probes for cytogenetic studies on bone marrow cells after opposite sex transplantation[J]. Bone marrow transplantation, 1993, 12(2): 149-154.)

其次,是骨頭必須做成空心的,如 @xday2000 所說,骨頭的另一個作用是支撐軀體,但是實心的骨頭實在太重了,同等直徑空心骨頭的重量可以是實心的不到一半,有人問幹嘛不做細點節省空間?嘛……用鋼架來打比方,比如:

你覺得哪個結實?是不是上面又粗又大的好有安全感?(咳……

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回歸正題,為何造血幹細胞(Haematopoietic stem cells)會主要分布於骨髓內呢?其實生命沒有什麼目的性啦,只不過這樣的方式是比較優的一個解而已——源於物理保護、分布、血液屏障、以及淋巴系統組成

1.物理保護

骨骼,化學構成主要為羥基磷灰石,(如圖)

這是人體最堅硬的組織,古老的人類在打獵時受各種外傷是很正常的事情,需要一個可靠而穩定的地方儲存造血幹細胞來以備重傷時大量造血,內臟太過於柔弱,挨一下很容易受傷,這時候如果造血跟不上的話分分鐘人就死了,骨骼是個很好的場所.

2.分布

骨骼分布在身體所有地方,所以如果其中一個地方壞損了,人體還不至於失去重要的造血能力,每天骨髓製造約5000億個血細胞以供循環,通過骨髓血管輸出. 而且造血這個事情其實不是什麼太複雜的活,受各種因子調控之下的幹細胞儘管分裂就是了,沒必要放在一個專門的器官里

3.血液屏障

因為骨髓有著這樣一個屏障,控制著不成熟的血細胞不讓他們出去,而造血幹細胞可以自由進出,這樣可以控制血細胞的質量而且製造一個骨髓內部相對穩定的造血環境,骨髓連接著的都是小血管,沒有什麼大動脈

4.淋巴系統

骨髓還有一個重要的功能是連接淋巴管,把成熟的白細胞丟進淋巴循環里,淋巴系統分布全身,而骨骼也基本是到處都有,也算是一個互補吧,不然要做成像動脈那樣的構造很是麻煩,因為淋巴系統並不連著心臟,所以沒有直接的收縮壓來泵使淋巴細胞前進,所以只好做成到處都有現炒現賣了~(就像是小賣部到處都有,而大超市一般周圍只有一家)~

以上

不知 @恆變 女神大人滿意否?


首先,不要以目的論來談一切進化的結果。其次,這個問題放無脊椎里也是不成立的。為什麼高等脊椎動物在骨組織內造血,恐怕得詳細翻查循環系統以及胚胎髮育的組織起源。


其實這個問題可以從發育生物學的角度來看。骨髓和循環系統淋巴系統一樣,都是從中胚層發育而來的,它們本來就是一體的。從這個角度上看,骨骼不如說是骨髓上長的保護結構。沒有(內)骨骼的生物就不造血了?不是這樣的吧。

圖:有體腔生物的兩種早期發育模式希望專業人士補充!


翻了些文獻,魚類主要在腎臟,蛙類肝臟,爬行、鳥、哺乳類都是骨髓。林蛙可以在肝臟或骨髓,隨季節變化。

大概還是因為硬骨魚上岸以後骨頭空出來了。


純猜測,敬請生物學內行人士批評指正。

按理說,同等質量的材料,做成管子比做成棍子的強度要大得多,所以骨頭就成了中空的管狀了。那麼既然有了空腔,不放點什麼進去就太浪費空間了吧。五臟六腑肯定塞不進去,就算塞進去了也肯定會影響功能。各種腺體加起來也不過占那麼丁點大的地方,而且也不是性命攸關的東西。思來想去,好像也就只有造血功能最適合填補骨頭裡面的空腔了。血液消耗量大,產能要求高,所以生產規模得大。血液全身都需要,骨頭正好全身都有,補貨方便。而且血液細胞又小又分散,不需要在骨頭上開洞,只要有點縫隙就足夠運輸使用了。

大概就是這個原因吧?


值錢的東西是不是放到保險柜里


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