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肚脐通到哪 | 混乱博物馆

混乱博物馆  · 公众号  ·  · 2017-10-18 21:34

正文

正如我们反复说过的一切生物问题都是进化问题而进化中最大的问题就是如何用既有结构实现新的功能——或者说历史遗留问题。

肚脐就是一个最显著的历史遗留问题:像大多数动物一样,脊椎动物生理构造的基本模式是体壁围绕着消化道,我们在胚胎发育之初也是在构造这样的两层管子。

但是随着羊膜动物登上陆地,我们长出了巨大的卵黄,整个胚胎发育都失去了“平衡”;同时,陆地生活的巨大挑战让我们必须在出生之前就做好一切准备——这也给胚胎发育带来新的机制。

在本期节目里,你会惊讶地发现,原本以为毫不相关的器官,竟然有如此深厚的渊源。



-文字稿-

你有没有想过,肚子上这个皱巴巴的小纽,肚脐,究竟通往何处——这个问题追究起来可不简单。

当然,我们知道肚脐是脐带脱落后留下的痕迹,因为我们是哺乳动物,脐带连着着胎盘,胎儿借此与母体交换物质——但问题是,鸟类也有肚脐,只是孵化后愈合得很平滑罢了。甚至,就连刚出生的乌龟也有肚脐,之后才愈合成铁盘一块。如今所有的陆生脊椎动物中,只有两栖类真的没有肚脐。

所以肚脐并不完全是胎盘的副产物,不是哺乳动物的特质,我们应该从羊膜动物的共同特征上寻找答案——简单来说:羊膜给我们胚胎发育提供了独立的水环境,将我们同外界隔绝开来,但胎儿的尿总得有个去处,这就麻烦了。

尿液是我们排出代谢废物的主要形式,尤其是蛋白质代谢产生氨、尿素、尿酸等氮废物,它们留在体内会产生明显的毒害,必须及时排除。

对于我们的鱼类祖先,这太容易了,氨极易溶于水,呼吸的时候顺便就能从鳃排走——或者说鱼类用呼吸器官撒尿。发育中的胚胎也没有这样的问题,因为鱼卵很小,胚胎发育时产生的氮废物自由扩散就能排除。脊椎动物刚登陆时,两栖动物的卵在水中发育,与鱼类毫无二致,同样是浸在水里的小颗粒,仍然没有问题。

但从第一批羊膜动物开始,我们的繁殖就脱离了自然水体,为了应对出生后的陆地生活,胚胎必须发育得相当成熟才能降生,格外漫长的卵内发育意味着我们得有巨大的卵黄,而且胎儿在此期间的尿也必须有个去处。

于是,羊膜动物在卵内发育时就会先后出现3个囊:一个是开始就有的卵黄囊,用来储存胚胎发育的巨额营养;一个是羊膜囊,用来包裹胚胎,提供安全的水环境;还有一个尿囊,专门用来存尿——而卵黄囊和尿囊就是我们长着肚脐的真正原因。

对于卵生的羊膜动物来说,受精卵贴在巨大的卵黄上,最初的几轮细胞分裂会产生一个小盘子,称为胚盘,接着就逐渐卷起来,将一部分卵黄裹进去,形成未来的消化道,同时发出大量的血管伸入卵黄吸收养分。而随着卵黄中的营养物质被发育中的胚胎吸收,卵黄未被卷入的另一端会腾出一个小空腔,积攒代谢废物,就是尿囊。

随着胚胎发育,卵黄囊越来越小,尿囊越来越大,但无论如何,这两个囊是从胚胎体内延伸到了体外,连同那些丰富的血管,这必然在胚胎肚子上留下一个洞——这个洞愈合之后就是将来的肚脐了。

而在我们哺乳动物的胚胎发育中,卵黄虽然非常退化了,但胚胎发育的模式大同小异,我们的胚盘仍然会卷入一部分卵黄发展成肠道,而在末端留下一个空腔发展成尿囊——不同的是,我们那些吸收营养的血管会蔓延到子宫中去,直接从母体那里吸收养分排除废物,并且将这两个囊的体外残余都卷进脐带。

更重要的是,尿囊在我们体内的部分将会永久地保留下来,其中大部分会萎缩成一根称为“脐尿管”的结缔组织,但还有一部分发育成了膀胱,继续存尿。

所以我们最后的答案是,肚脐通往膀胱。

本文系网易新闻·网易号“各有态度”特色内容

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