生孩子这么疼,人类为何没能进化出更好的方式?

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美国德克萨斯大学和奥地利维也纳大学的研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表论文称,人类的骨盆在进化时进行了一系列权衡,在支持分娩和保护器官间构建了近乎完美的平衡。

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科学家们使用有限元分析研究了女性骨盆底。

尽管医学和技术都在不断进步,但是从生物学角度看来,分娩对女性来说并不容易。

当地时间4月20日,美国德克萨斯大学和奥地利维也纳大学的研究人员在《美国国家科学院院刊》上发表论文称,人类的骨盆在进化时进行了一系列权衡,在支持分娩和保护器官间构建了近乎完美的平衡。

人类繁殖之所以独一无二,是因为产道和胎儿头部间存在相对紧密的配合。由于这种具有竞争力的生物规则,人类繁殖方式很可能会一直保持下去。

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骨盆底和产道的尺寸是保持完美平衡的关键。对立的职责限制了骨盆底的进化能力,虽然它能通过进化使分娩变得更容易,但却会牺牲其器官保护功能。

本次研究的领导者、科克雷尔工程学院土木、建筑和环境工程系的助理教授Krishna Kumar说:“虽然目前的结构使分娩更加困难,但我们的骨盆底和产道已经进化到了既可以支持内部器官,也能够促进分娩的程度。”

女性的骨盆底是从尾骨到耻骨横跨腹部底部的一组肌肉。它支持着骨盆内的器官,包括子宫,膀胱和肠道,并帮助稳定脊柱。

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较大的骨盆底和产道会使分娩更轻松,但如果没有额外骨骼或组织的支持,它的尺寸越大,便越有可能在器官的重量下变形、下坠。这种平衡被称为“骨盆底假说”,虽然它在科学界人尽皆知,但一直难以验证。

在这项研究中,Kumar将骨盆底类比为蹦床来思考骨盆底假说:随着重量的增加,大蹦床的下降幅度更大,而小蹦床则能更好地保持结构。

此外,研究人员还探究了骨盆底的厚度。理论上,较厚的骨盆底可以继续支持器官以及分娩所需的大尺寸,但事实并非如此。

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“我们发现,较厚骨盆底需要的腹内压力比人类在分娩时能够产生的拉伸压力要高得多,”维也纳大学进化生物学系的助理研究员Nicole Grunstra说。“尽管产道中有额外的空间,但无法推动婴儿通过一个有阻力的骨盆底同样会使分娩复杂化,因此,除了产道的大小,骨盆底的厚度似乎是另一项进化上的‘妥协’”。

在这项研究中,科学家们使用了有限元分析——一种常用于测试结构设计的计算机模型,看看它们在面对高水平的压力和应力时是否会断裂或磨损。研究人员利用有限元分析建立了骨盆底模型,并通过改变参数,观察它如何应对分娩和保护器官的压力。

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Kumar说:“这是我们第一次用有限元分析来探讨进化问题。这项合作表明,有些问题乍一看似乎完全超出了学科范畴,但其与工程方法、工具息息相关,我们可以把其中的生物特性都抽象化,问题也将由此简化。”500

(部分图片来源于网络)

◎编译 | 花花

◎审稿 | 西莫

◎责编 | 陈之涵

◎期刊来源 | 《美国国家科学院院刊》

◎期刊编号 | 0027-8424

◎原文链接:

https://medicalxpress.com/news/2021-04-human-body-evolved-childbirth-easieror.html

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来源:转自微信公众号“科学大观园杂志”。

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