這是最完美的人體?英國科學家修復人類的十大缺陷,但是長相……

2021-01-09 手機鳳凰網

原標題:這是最完美的人體?英國科學家修復人類的十大缺陷,但是長相……


英國解剖學家、人類學家Alice Roberts(圖右)以自己身體為原型,打造出的「完美人體」(圖左)。

人體很了不起,大部分的時間它都運行良好。但是,人體從來不是完美的,在深入了解人體的各處細節後,就能發現一些演化中留下的缺陷。

英國的解剖學家、人類學家Alice Roberts從前常常抱怨人體的各種不完美,隨著年齡的增大,耳朵的聽力越來越差;作為人類最重要器官的心臟,卻存在致命的缺陷;每個女性幾乎都要忍受生孩子的極度痛苦……

於是,她開始了一個瘋狂的科學計劃,她重新審視自己的身體,對自己44歲的身體進行了外在和內在的掃描,獲得了精確的數據,用於構建一個數字的虛擬人。然後她與各專業領域的研究人員深入溝通,在大自然中獲取靈感,從眼睛、耳朵、心臟到脊柱、腿部和皮膚,Alice對身體的10個部位進行了精確的修改,一個嶄新的Alice 2.0模型被塑造出來,以下就是她對人體的重造,看起來解決了我們的很多困擾,但是這個外形……你喜歡嗎?


脆弱的心臟

心臟有多重要不需多說,心臟不停的跳動才能維持人體各器官的正常生命活動。然而,我們的心臟卻有一個很大的缺陷。

我們每個人都擁有一對冠狀動脈,它們為心肌提供含氧血液,但是問題在於心臟的一個區域只有一條動脈提供血液,比如右心房和右心室僅由右冠狀動脈供血,如果一條冠狀動脈被阻塞,它所供血的那部分心臟區域就會被剝奪氧氣,產生致命的後果。這恰恰是心肌梗塞或心臟病發作時發生的情況。

很多其它動物就沒有這樣的缺陷,比如狗和豚鼠,它們的心肌區域可以由不同路徑的血管進行供應,如果其中一條被阻塞,其它血管可以接管。這看起來是個好主意,所以Alice在重新設計人體中採用了這種方式。

狗的心臟解剖圖:相比於人類,狗狗心臟的每個區域,都由多條血管供應血液。(來源:Veterinary Information Network)

荒謬的氣道

這兒有一個非常明顯的設計缺陷,就是空氣和食物有一段共同的通道,這段通道很短但是非常重要。鼻腔通向咽部,向下與口腔後部連通,然後分開:空氣向前傳入喉部,進入肺部;食物向後進入食道。這種設計的不完美之處在於,可能會發生走錯路的情況,食物可能不是向後進入食道,而是走向了氣管,空氣卻被吞進了食道。這就是為什麼,常常有人在喝水、吃東西嗆到的原因,問題的癥結就在人體這段不完美的設計中。在Alice看來,讓空氣和食物進入共同的通道是一件荒謬的事情,她重新設計將呼吸道與食物通道完全隔離。

繞路的喉返神經

喉返神經屬於迷走神經的一個分支,迷走神經,聽這個名字就知道它是一個不走尋常路的神經,它行走在身體各處,是人腦神經中分布範圍最廣的一組神經,它從大腦中穿出後,沿著食道兩旁,縱貫頸部和胸腔,經食道裂孔進入腹部,涉及自主神經、心血管、呼吸、胃腸道等系統,被喻為「偉大的遊俠」。

作為迷走神經分支的喉返神經,是大腦控制咽喉運動的神經,說話和吞咽都離不開它,按說,它從大腦出來直接到達咽喉部,是一條多麼直接高效的路線,但是它卻沒有抄近路,而是先向下延伸至心臟周邊,再返回喉部。脊椎動物都有喉返神經,而且隨著頸部的長度而增加,所以,長頸鹿的喉返神經非常長。重新設計喉返神經是很簡單的,讓它直達目的地就好了。

作為迷走神經(黃色)的分支,喉返神經(紫色)繞了條遠路。(來源:wikipedia)

生不如死的分娩

相信當過媽媽的人都不想再忍受分娩時的極度疼痛,而且它也是非常危險的過程,曾經,分娩會導致2%女性死亡。這是因為,相比於骨盆來說,胎兒的頭太大了,胎兒需要通過狹窄的通道硬擠出來,給分娩帶來了很大的困難。Alice認為,女性沒有理由承受這樣的痛苦,何不像有袋哺乳動物,比如袋鼠學習呢?它們在很早期就生出年幼的寶寶,將它放在育兒袋中,直到它做好獨立的準備,離開媽媽。Alice覺得這是一個好主意,只是外觀上真的是一個很大的突破。

向有袋哺乳動物學習,能避免分娩時的痛苦,只是這外觀……(來源:propertysold/pixabay)

被放反的視網膜

人類的眼睛結構複雜,其中視網膜是視覺形成的基礎,主要負責「感光成像」。視網膜由三層細胞組成,分別為感光細胞、雙極細胞和節細胞,從理論上說,感光細胞應該在前部,因為它要首先接收從外界傳來的光信號,但實際上,它卻被放反了。如此一來,光需要穿過每個細胞、血液以及組織才能到達細胞背部的接收器。

這種設置會讓視網膜易於脫落,而且視網膜的中心是視神經延伸出眼球的位置,這裡沒有感光細胞,因此會形成盲點。依靠人類大腦強大的腦補能力,大腦填補了這個盲點,讓我們並沒有意識到它的存在。

與人類的眼睛相比,章魚的眼睛才是更高一等的設計,章魚的眼睛強大到可以在漆黑的深海中發現獵物。

所以在重新設計人的眼睛時,Alice用了章魚眼睛的解剖結構,將視網膜翻回來,同時,她將眼球也設計得更大,這可以讓人獲得更好的視力。

人類視網膜結構示意圖。光線通過節細胞(ganglion cell)和雙極細胞(bipolar cell)後,才能到達感光細胞。(來源:sciencenews)

一路下滑的聽力

隨著年齡的增長,人們的聽力逐漸變弱,從高頻聲音開始損失,到年老的時候,幾乎每個人都會面臨「耳背」的問題。這是因為,我們內耳中的超微小的毛細胞是不可再生的,為了解決這個問題,可以選擇再生的毛細胞,或者可以考慮仿照助聽器的功能,放大進入耳朵的聲音。自然界中有很多動物的耳朵都很大而敏銳,因此Alice在對耳朵進行重新設計的時候,將耳朵變得更大,獲得更多聲音,彌補毛細胞數量減少的不足。

效率低下的肺

通過人體肺部的空氣流是雙向的,也就是說空氣進入肺部和流出肺部的路徑是相同的,而且肺部需要承擔交換和存儲氣體的功能。與鳥類相比,這實在不是一個高效的呼吸系統。 由於飛行需要充足的氧氣,鳥類發展出了一種高效的呼吸系統。這個系統可分為三個不同的部分:前氣囊、肺和後氣囊。鳥類的肺部只能使空氣通過,氣囊負責儲存空氣而不負責氣體交換,它能讓新鮮空氣以較為恆定的速度,源源不斷地通過肺部。鳥類的肺部在吸氣和呼氣時,都有含氧空氣流經肺部,而人類只在吸氣的時候有含氧空氣進入肺部,呼氣時只在排除廢氣。所以Alice在重新設計人體呼吸系統的時候,借鑑了鳥的結構。

人類與鳥類的肺部構造對比。(來源:zmescience)

重壓之下的脊柱

我們的脊柱總體看來還是不錯的,長而靈活。但是它依然有一點不足:腰椎承受了巨大的壓力。隨著年齡的增長,腰椎間盤會逐漸退化,可能會發生腰椎間盤突出,壓迫神經並導致背部和坐骨神經痛。要改造腰椎應該向誰學習呢?Alice覺得大猩猩的腰椎結構不錯,大猩猩的腰椎有4塊,而人有5塊;大猩猩的腰椎有更強有力的支撐,而人則欠缺很多。於是,她將人的腰椎從5塊改為4塊,並建立了一個骨盆的胯骨翼,用以穩定脊柱。這或許要犧牲掉婀娜多姿的腰,但是為了獲得生理機能上的優勢,這也許是值得的。

Alice改造人類脊柱示意

跑不快的腿


由猿演化而來的腿功能多樣,可以走路、跑步以及攀爬,但是依然有一些不足。複雜的膝蓋可能出現各種問題,人體腿部的肌肉過多集中在小腿上,這使得腿部移動的效率很低。Alice從鴕鳥身上汲取了靈感,鴕鳥跟人一樣都是兩足動物,但是它非常擅長跑步,肌肉靠近身體中心,腿部輕盈,易於移動,大肌腱能夠減震。

鴕鳥的腿部結構更具效率。(來源:skeeze/pixabay)

不能兩全的皮膚

皮膚顏色偏白容易曬傷,增加患皮膚癌的風險,而黑色皮膚雖然不易曬傷,但在太陽不足的情況下卻不能有效生產維生素D。如果皮膚的顏色能夠在黑與白之間切換,在冬天變成白色以合成足量的維生素D,在夏季變為黑色防止曬傷,豈不是兩全其美。在自然界,有的動物就有這種小伎倆。一些頭足類的動物可以根據周圍環境進行變色,比如章魚、變色龍等。那麼不妨借鑑這些動物們皮膚變色的能力,讓人的膚色也能夠隨陽光強弱發生變化。


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