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分娩难题困扰人类白万年 早先胎儿头颅小于当今

http://www.kexue.com 2012-05-14 10:56:44 化石网  发表评论

  对人类来说,分娩并非一件易事,胎儿大大的脑袋很难通过产道,这对产妇和胎儿都是巨大的挑战。所幸胎儿的头骨并没有完全愈合定型,受到挤压时能够改变形状,这种情况可以持续到2周岁。一项新的研究揭示,骨缝的愈合延迟现象早在300万年前就出现在人类祖先身上了,虽然那时胎儿的头颅比现代人小得多。一个合理的解释是,直立行走改造了骨盆的结构,也使分娩变得相当困难,骨缝愈合延迟是伴随着直立行走而出现的适应现象。


黑猩猩(左)、南方古猿(中)、右(现代人)幼儿的颅骨愈合情况

  猩猩和其它高等灵长类的分娩相对容易些。新生的黑猩猩脑量为155cc,只有人类的一小半,另外人类的骨盆结构也与其它灵长类不同。直立行走限制了骨盆的高度和宽度,为分娩造成了困难,这便是人类的“分娩困境(obstetric dilemma)”。头骨愈合的延迟不仅略微缓解了分娩的困难,还为人类大脑发育提供了空间:新生儿的脑量仅为400cc,成年之后竟可达1400cc。

  为研究人类演化过程中,骨缝愈合现象何时出现,圣塔菲高级研究院(School for Advanced Research in Santa Fe)的人类学家D.Falk组织研究团队,考察了大量古人类化石、现代人、黑猩猩和狒狒的头骨愈合情况,并在《国家科学院院刊》(PNAS)上介绍了研究成果。其中最引人注目的材料是“汤恩幼儿(Taung child)”,这是一件4岁龄的南方古猿非洲种(Australopithecus africanus)化石,它包括了头骨和自然形成的颅内模,保存了骨缝的印痕。

  研究者们使用CT扫描技术,在电脑上建立了汤恩幼儿的颅内模虚拟形象,重点考察额缝的生长情况。额缝(metopic suture)也成额中缝,将额骨分成左右两部分,自鼻根至冠状缝,幼儿两岁左右,额缝从鼻根开始愈合,像拉链一样将额骨的两部分拼接起来。研究小组发现,汤恩幼儿的额缝并没有愈合,其脑量为400cc。但它的大脑继续发育的空间并不大,因为成年南方古猿脑量也仅为460cc。

  经过对比,研究者们发现,猿类如黑猩猩和狒狒胎儿,在出生后不久额缝就迅速愈合了,但无论是汤恩幼儿还是后来的人族成员,额缝都在2岁以后乳臼齿长出时才渐渐愈合。

  那么,为何脑量十分有限的南方古猿和早期人类,也有骨缝推迟愈合的现象呢?Falk及其同事提出了三种假说。其一,一旦古猿开始直立行走,生育就不那么简单了,南方古猿的脑量和现代人比是很小的,但依然比猩猩多出22%。因此从南方古猿时代起,骨缝推迟愈合便是大势所趋。其二,现代人出生后大脑会加速发育,早期人族成员可能也是一样,延迟愈合为大脑留出了生长空间,虽然这种加速发育在南方古猿身上不甚明显。第三,南方古猿大脑额叶的显著加宽,虽然脑量没有明显增加,但整体形状的改变已对分娩造成困难。因此延迟愈合能缓解生产阻力。

  “这些假说都很有道理,”PNAS杂志的编辑、美国肯特州立大学(Kent State University)的O.Lovejoy说。“有充足证据表明,南方古猿大脑的某些区域比今天的黑猩猩宽阔,前者经历过演化的改变。”

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