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        人類腸道盤曲的奧秘

        2023-01-02 13:37:27侯安山
        知識就是力量 2022年12期
        關(guān)鍵詞:螺旋狀慣性力逆時針

        侯安山

        蜿蜒盤旋——腸道的結(jié)構(gòu)

        腸道是人體最重要的消化器官之一,大部分位于腹腔的中下部。人們經(jīng)口攝入的所有食物,都要在腸道內(nèi)依次經(jīng)過小腸(分為十二指腸、空腸和回腸3 部分)、大腸(大體分為盲腸、闌尾、結(jié)腸、直腸和肛管5 部分)進(jìn)行分解、消化和吸收,所剩殘渣形成糞便從肛門排出,完成人體所需營養(yǎng)物質(zhì)和水分的攝取。

        你知道人的腸道有多長嗎?成年人的小腸和大腸加起來的長度為7~8米,相當(dāng)于人體身高的4倍左右。如此之長又十分柔軟的腸道,是如何擺放在體積相當(dāng)于半個學(xué)生書包大小的腹腔內(nèi)呢?而且,在這個過程中,腸道既不能擰扭也不能擠壓,實在是一個不小的難題。

        好在人體的“建筑師”十分盡職,所依據(jù)的“圖紙”(基因序列)也早就對此做好了精細(xì)設(shè)計。在人類胚胎發(fā)育早期,腸道僅僅是一段與胃泡(胃的初始期)連接的直管。隨著腸管的快速延長,為合理利用腹腔內(nèi)有限的空間,只能逐漸盤曲起來,而且這種盤曲也不能是雜亂無章的。于是,腸道中最長的小腸部分(6 米左右),便像植物懸空的螺旋狀抓須(攀緣植物用于纏繞在其他物體上的繩狀細(xì)條)一樣,全都沿著逆時針方向旋轉(zhuǎn),逐漸在腹腔內(nèi)盤成了左右上下的螺旋狀,蜿蜒布局在結(jié)腸的門字形框架內(nèi),在右下腹與結(jié)腸的回盲部(回腸末端與盲腸交接的部位)連通。

        螺旋狀盤旋的藤蔓

        腸道的大體走向

        小腸的這種螺旋狀盤曲可以有效地減少腸道的大角度折彎,使在胃內(nèi)已基本消化成糊狀的食糜,在腸道內(nèi)的流轉(zhuǎn)不僅順暢無阻,還能保證食糜隨著腸道規(guī)律蠕動,在所有腸段內(nèi)緩緩地單向勻速前行,流動速度既不過快也不過慢,保證了腸道能對食物中的營養(yǎng)物質(zhì)和水分充分消化吸收。

        人體倘若攝入的食物變質(zhì)或不潔導(dǎo)致胃腸發(fā)炎,為迅速將有害物質(zhì)排出,胃部會急劇收縮產(chǎn)生嘔吐;腸道也會加大收縮運(yùn)動的強(qiáng)度和頻率,從而導(dǎo)致腹痛、腹瀉。所以腹痛、腹瀉雖然很難受,但也是人體的一種自我保護(hù)機(jī)制。

        有關(guān)腸道逆時針盤旋的推測

        水流的漩渦

        為什么小腸的螺旋狀盤曲都是逆時針進(jìn)行的?這也是生物科學(xué)界探討了多年的一個科學(xué)之謎。腸道盤曲是根據(jù)消化的需要,早在5 億年前的寒武紀(jì)——早期脊椎動物形成時期就已經(jīng)開始了。而對于盤曲的方向,生物學(xué)家普遍認(rèn)為可能與地球的自轉(zhuǎn)方向所形成的慣性力有關(guān),如同植物的卷須或攀緣以及水流的漩渦都是沿著一個方向進(jìn)行一樣。

        但北半球的慣性力是逆時針旋轉(zhuǎn),南半球的慣性力是順時針旋轉(zhuǎn),據(jù)此現(xiàn)象就無法解釋為何在南半球出生的人,其腸道的盤旋仍然是逆時針進(jìn)行的。于是人們認(rèn)為,或許在人類進(jìn)化史上腸道盤旋是在北半球初始形成的,經(jīng)過漫長的進(jìn)化適應(yīng),逐漸銘記在遺傳密碼上不再更改。于是人類無論孕育在地球的哪個角落, 其腸道便都是逆時針旋轉(zhuǎn)了。

        新發(fā)現(xiàn)——腸道逆時針盤旋的遺傳機(jī)制

        近期,來自美國康奈爾大學(xué)的研究團(tuán)隊破解了腸道逆時針盤旋的遺傳機(jī)制,發(fā)現(xiàn)了控制腸道旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)錄因子Pitx2 及其作用過程。該研究成果對于理解器官形成的基本機(jī)制具有重要意義,并為預(yù)防和診斷新生兒先天缺陷提供了線索。

        人類腸道的逆時針盤旋規(guī)律一旦被打破,例如因基因突變而發(fā)生節(jié)段性順時針盤旋發(fā)育,勢必會造成因腸道盤曲混亂而導(dǎo)致銳角折彎、腸套疊等病變,最終導(dǎo)致消化不良或腸道缺血性壞死,乃至造成新生兒“逆轉(zhuǎn)者昌,順轉(zhuǎn)者亡”的現(xiàn)象。好在現(xiàn)代醫(yī)療科技的發(fā)展已可以實施手術(shù)干預(yù),將患兒混亂的腸道在腹腔內(nèi)重新擺布,使患這一類罕見病的新生兒獲得新生。

        有人將人體比作精密運(yùn)行的機(jī)器。每個部分各司其職又相互配合,而且每個器官的構(gòu)造細(xì)細(xì)探究起來都可以稱得上是巧奪天工,每一處細(xì)節(jié)里都鐫刻著人類進(jìn)化的歷史,蘊(yùn)含著大自然的智慧。

        (責(zé)任編輯 / 張麗靜 美術(shù)編輯 / 周游)

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