肚臍通到哪
01-29
正如我們反覆說過的,一切生物問題都是進化問題,而進化中最大的問題,就是如何用既有結構實現新的功能——或者說歷史遺留問題。
肚臍就是一個最顯著的歷史遺留問題:像大多數動物一樣,脊椎動物生理構造的基本模式是體壁圍繞著消化道,我們在胚胎髮育之初也是在構造這樣的兩層管子。
但是隨著羊膜動物登上陸地,我們長出了巨大的卵黃,整個胚胎髮育都失去了「平衡」;同時,陸地生活的巨大挑戰讓我們必須在出生之前就做好一切準備——這也給胚胎髮育帶來新的機制。
在本期節目里,你會驚訝地發現,原本以為毫不相關的器官,竟然有如此深厚的淵源。
https://www.zhihu.com/video/904098609228824576視頻文字稿:
你有沒有想過,肚子上這個皺巴巴的小紐,肚臍,究竟通往何處——這個問題追究起來可不簡單。
當然,我們知道肚臍是臍帶脫落後留下的痕迹,因為我們是哺乳動物,臍帶連著著胎盤,胎兒藉此與母體交換物質——但問題是,鳥類也有肚臍,只是孵化後癒合得很平滑罷了。甚至,就連剛出生的烏龜也有肚臍,之後才癒合成鐵盤一塊。如今所有的陸生脊椎動物中,只有兩棲類真的沒有肚臍。所以肚臍並不完全是胎盤的副產物,不是哺乳動物的特質,我們應該從羊膜動物的共同特徵上尋找答案——簡單來說:羊膜給我們胚胎髮育提供了獨立的水環境,將我們同外界隔絕開來,但胎兒的尿總得有個去處,這就麻煩了。
尿液是我們排出代謝廢物的主要形式,尤其是蛋白質代謝產生氨、尿素、尿酸等氮廢物,它們留在體內會產生明顯的毒害,必須及時排除。對於我們的魚類祖先,這太容易了,氨極易溶於水,呼吸的時候順便就能從鰓排走——或者說魚類用呼吸器官撒尿。發育中的胚胎也沒有這樣的問題,因為魚卵很小,胚胎髮育時產生的氮廢物自由擴散就能排除。脊椎動物剛登陸時,兩棲動物的卵在水中發育,與魚類毫無二致,同樣是浸在水裡的小顆粒,仍然沒有問題。但從第一批羊膜動物開始,我們的繁殖就脫離了自然水體,為了應對出生後的陸地生活,胚胎必須發育得相當成熟才能降生,格外漫長的卵內發育意味著我們得有巨大的卵黃,而且胎兒在此期間的尿也必須有個去處。於是,羊膜動物在卵內發育時就會先後出現3個囊:一個是開始就有的卵黃囊,用來儲存胚胎髮育的巨額營養;一個是羊膜囊,用來包裹胚胎,提供安全的水環境;還有一個尿囊,專門用來存尿——而卵黃囊和尿囊就是我們長著肚臍的真正原因。對於卵生的羊膜動物來說,受精卵貼在巨大的卵黃上,最初的幾輪細胞分裂會產生一個小盤子,稱為胚盤,接著就逐漸捲起來,將一部分卵黃裹進去,形成未來的消化道,同時發出大量的血管伸入卵黃吸收養分。而隨著卵黃中的營養物質被發育中的胚胎吸收,卵黃未被捲入的另一端會騰出一個小空腔,積攢代謝廢物,就是尿囊。
隨著胚胎髮育,卵黃囊越來越小,尿囊越來越大,但無論如何,這兩個囊是從胚胎體內延伸到了體外,連同那些豐富的血管,這必然在胚胎肚子上留下一個洞——這個洞癒合之後就是將來的肚臍了。而在我們哺乳動物的胚胎髮育中,卵黃雖然非常退化了,但胚胎髮育的模式大同小異,我們的胚盤仍然會捲入一部分卵黃髮展成腸道,而在末端留下一個空腔發展成尿囊——不同的是,我們那些吸收營養的血管會蔓延到子宮中去,直接從母體那裡吸收養分排除廢物,並且將這兩個囊的體外殘餘都卷進臍帶。更重要的是,尿囊在我們體內的部分將會永久地保留下來,其中大部分會萎縮成一根稱為「臍尿管」的結締組織,但還有一部分發育成了膀胱,繼續存尿。所以我們最後的答案是,肚臍通往膀胱。
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