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        骨頭的秘密

        2019-04-13 02:41:42
        特別文摘 2019年8期
        關(guān)鍵詞:骨膠原蜂巢史密斯

        在人體這個無比精密的高級機(jī)器中,一個人能自由地來回走動、跑跑跳跳,頭號功臣非骨頭莫屬。它們作為人類身體的支架,支撐著肉身的肌肉、脂肪、神經(jīng)。此外,骨頭還能保護(hù)身體器官免受傷害,比如頭顱保護(hù)了腦部,肋骨保護(hù)了胸腔。那么,骨頭有哪些秘密呢?

        由200多塊骨頭組成

        人類骨骼基本上由206塊骨頭組成,像一個巨大的拼圖。嬰兒出生時(shí)有270多塊骨頭,但在成長過程中,有些融合在了一起。不過,206塊是針對全世界人類總體而言的,你身上的骨頭并不一定是這個數(shù)目。調(diào)查表明,在歐美,絕大多數(shù)人有206塊骨頭,但中國大多數(shù)人只有204塊骨頭。這是由于很多中國人的腳上第5趾骨為2塊骨頭,而歐美人有3塊。

        骨頭約占體重的14%,是人體最重要的器官之一。每一根骨頭都是更大“組織”的一部分,比如大腿骨是大腿的一部分,大腿骨是最長、最重,也是最結(jié)實(shí)的骨頭,它通常占人體高度的27%左右,也就是說,假如你身高1.7米,那么你的大腿骨大約為0.46米。無論是站立、行走還是跑步,我們都需要大腿骨來支撐人體的重量。

        人體中的骨頭通過筋、肌肉和軟骨連接在一起,形成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò),脊柱將所有的骨骼部件組合在一起,并賦予身體彈性。它像一根大型彈簧,能減少顛簸,據(jù)說脊柱的減震能力比一輛卡車上的減震器還要好。

        結(jié)構(gòu)不同凡響

        骨頭的成分之一是礦物質(zhì)化的骨骼組織,其內(nèi)部是堅(jiān)硬的蜂巢結(jié)構(gòu),這種精巧的結(jié)構(gòu)使得骨頭具有很強(qiáng)的抗破裂能力,還不會很笨重。這樣的蜂巢網(wǎng)絡(luò)很堅(jiān)實(shí),并且就像是一座蓋不完的房子,需要不斷地由破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的破壞與重建來更新。

        蜂巢網(wǎng)絡(luò)內(nèi)還有一種高度發(fā)達(dá)的“蜂巢溝”結(jié)構(gòu),能讓沖擊力沿著骨頭消散。比如我們在打籃球時(shí),“蜂巢溝”結(jié)構(gòu)能夠很容易地削弱一些運(yùn)動帶來的沖擊力。

        骨頭一直在活躍

        骨頭看起來像一塊沒有生命的“硬石頭”,但它們實(shí)際上是活著的,而且非?;钴S:它們能生長并產(chǎn)生血細(xì)胞,紅血細(xì)胞是在紅骨髓中產(chǎn)生的。當(dāng)細(xì)胞成熟時(shí),它們從骨髓遷移到血液里,并將氧輸送到全身。

        骨中的主要成分是磷酸鈣和骨膠原,分別占其質(zhì)量的70%和30%。磷酸鈣也是牙齒的主要成分,這種物質(zhì)使骨頭跟牙齒都變得堅(jiān)硬,但過剛易折,這也是骨頭脆弱的地方,而骨膠原恰好能抵消這種脆弱。骨膠原具有一種扭曲的結(jié)構(gòu),類似于鋼鐵電纜,即使在1萬倍重量的負(fù)荷下也不會撕裂。它環(huán)繞著骨頭里堅(jiān)硬的礦物質(zhì)——磷酸鈣,創(chuàng)造一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò),使骨頭既有韌度,又有硬度。

        骨組織的細(xì)胞成分包括骨原細(xì)胞、成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞。其中,成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞是一對“歡喜冤家”,它們會反復(fù)地進(jìn)行建造和破壞骨骼的工作。

        一根骨頭有厚厚的壁,里面是骨髓腔,容納著骨髓。在人的成長過程中,骨會不斷加粗,骨外壁的骨膜層內(nèi)有成骨細(xì)胞,它們不斷轉(zhuǎn)化為骨細(xì)胞,附在骨外側(cè),使骨增粗。骨粗了,骨髓腔也要擴(kuò)大。于是,骨髓腔內(nèi)的破骨細(xì)胞就分解破壞骨內(nèi)腔壁,使骨髓腔擴(kuò)大。

        骨原細(xì)胞是骨組織中的干細(xì)胞,它能改建或修復(fù)骨組織,治愈骨折,這個特點(diǎn)使我們區(qū)別于無脊椎動物。比如蝸牛,構(gòu)成它們“外殼房子”的原材料不包括細(xì)胞,如果蝸牛的殼碎了,就無法自我恢復(fù),算是被徹底毀掉了。然而,假如人類骨頭完全折斷,會留下暴露的骨髓。骨原細(xì)胞可以修補(bǔ)這種骨折,大約3個月后,骨頭將會完全再生。

        有超級骨頭嗎

        有一個叫作托比·史密斯的人,駕駛摩托車時(shí)不幸被對面突然出現(xiàn)的卡車撞倒,送往醫(yī)院后,醫(yī)護(hù)人員震驚地發(fā)現(xiàn),他沒有一根骨頭發(fā)生骨折、破碎。

        醫(yī)生發(fā)現(xiàn),史密斯有非常高的骨密度,足以稱為堅(jiān)不可摧的骨頭。為什么史密斯會有這樣神奇的骨頭呢?耶魯大學(xué)的遺傳學(xué)家研究了史密斯整個家族的基因,發(fā)現(xiàn)其中7位家庭成員的骨頭與史密斯一樣牢不可破。這個家庭的高骨密度是由單個基因的突變引起的,那些受突變基因影響的人沒有一根骨頭曾被折斷過。但是高密度骨頭也有一個缺點(diǎn),就是游泳可能要比普通人更費(fèi)力,因?yàn)楣穷^太重了,容易沉下去。

        你是不是也希望擁有像托比·史密斯一樣牢不可破的骨頭?但實(shí)際情況是,當(dāng)人類20多歲時(shí),平均骨密度達(dá)到頂峰;到30歲時(shí),骨頭會變?nèi)?,因?yàn)樯眢w內(nèi)的磷酸鈣會減少。

        為什么人類沒有進(jìn)化出超級骨骼?因?yàn)槿绻M(jìn)化,第一步可能是基因突變,就像史密斯家族中的那7人一樣。但是基因只會在發(fā)生突變的少數(shù)人群中傳播,過程相當(dāng)緩慢。此外,從進(jìn)化的角度來說,擁有堅(jiān)不可摧的骨頭的人在生存上并沒有多大優(yōu)勢,對生活也沒有很大幫助。

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