这是最完美的人体?英国科学家修复人类的十大缺陷,但是长相……

英国解剖学家、人类学家Alice Roberts(图右)以自己身体为原型,打造出的“完美人体”(图左)。

人体很了不起,大部分的时间它都运行良好。但是,人体从来不是完美的,在深入了解人体的各处细节后,就能发现一些演化中留下的缺陷。

英国的解剖学家、人类学家Alice Roberts从前常常抱怨人体的各种不完美,随着年龄的增大,耳朵的听力越来越差;作为人类最重要器官的心脏,却存在致命的缺陷;每个女性几乎都要忍受生孩子的极度痛苦……

于是,她开始了一个疯狂的科学计划,她重新审视自己的身体,对自己44岁的身体进行了外在和内在的扫描,获得了精确的数据,用于构建一个数字的虚拟人。然后她与各专业领域的研究人员深入沟通,在大自然中获取灵感,从眼睛、耳朵、心脏到脊柱、腿部和皮肤,Alice对身体的10个部位进行了精确的修改,一个崭新的Alice 2.0模型被塑造出来,以下就是她对人体的重造,看起来解决了我们的很多困扰,但是这个外形……你喜欢吗?


脆弱的心脏

心脏有多重要不需多说,心脏不停的跳动才能维持人体各器官的正常生命活动。然而,我们的心脏却有一个很大的缺陷。

我们每个人都拥有一对冠状动脉,它们为心肌提供含氧血液,但是问题在于心脏的一个区域只有一条动脉提供血液,比如右心房和右心室仅由右冠状动脉供血,如果一条冠状动脉被阻塞,它所供血的那部分心脏区域就会被剥夺氧气,产生致命的后果。这恰恰是心肌梗塞或心脏病发作时发生的情况。

很多其它动物就没有这样的缺陷,比如狗和豚鼠,它们的心肌区域可以由不同路径的血管进行供应,如果其中一条被阻塞,其它血管可以接管。这看起来是个好主意,所以Alice在重新设计人体中采用了这种方式。

狗的心脏解剖图:相比于人类,狗狗心脏的每个区域,都由多条血管供应血液。(来源:Veterinary Information Network)

荒谬的气道

这儿有一个非常明显的设计缺陷,就是空气和食物有一段共同的通道,这段通道很短但是非常重要。鼻腔通向咽部,向下与口腔后部连通,然后分开:空气向前传入喉部,进入肺部;食物向后进入食道。这种设计的不完美之处在于,可能会发生走错路的情况,食物可能不是向后进入食道,而是走向了气管,空气却被吞进了食道。这就是为什么,常常有人在喝水、吃东西呛到的原因,问题的症结就在人体这段不完美的设计中。在Alice看来,让空气和食物进入共同的通道是一件荒谬的事情,她重新设计将呼吸道与食物通道完全隔离。

绕路的喉返神经

喉返神经属于迷走神经的一个分支,迷走神经,听这个名字就知道它是一个不走寻常路的神经,它行走在身体各处,是人脑神经中分布范围最广的一组神经,它从大脑中穿出后,沿着食道两旁,纵贯颈部和胸腔,经食道裂孔进入腹部,涉及自主神经、心血管、呼吸、胃肠道等系统,被喻为“伟大的游侠”。

作为迷走神经分支的喉返神经,是大脑控制咽喉运动的神经,说话和吞咽都离不开它,按说,它从大脑出来直接到达咽喉部,是一条多么直接高效的路线,但是它却没有抄近路,而是先向下延伸至心脏周边,再返回喉部。脊椎动物都有喉返神经,而且随着颈部的长度而增加,所以,长颈鹿的喉返神经非常长。重新设计喉返神经是很简单的,让它直达目的地就好了。

作为迷走神经(黄色)的分支,喉返神经(紫色)绕了条远路。(来源:wikipedia)

生不如死的分娩

相信当过妈妈的人都不想再忍受分娩时的极度疼痛,而且它也是非常危险的过程,曾经,分娩会导致2%女性死亡。这是因为,相比于骨盆来说,胎儿的头太大了,胎儿需要通过狭窄的通道硬挤出来,给分娩带来了很大的困难。Alice认为,女性没有理由承受这样的痛苦,何不像有袋哺乳动物,比如袋鼠学习呢?它们在很早期就生出年幼的宝宝,将它放在育儿袋中,直到它做好独立的准备,离开妈妈。Alice觉得这是一个好主意,只是外观上真的是一个很大的突破。

向有袋哺乳动物学习,能避免分娩时的痛苦,只是这外观……(来源:propertysold/pixabay)

被放反的视网膜

人类的眼睛结构复杂,其中视网膜是视觉形成的基础,主要负责“感光成像”。视网膜由三层细胞组成,分别为感光细胞、双极细胞和节细胞,从理论上说,感光细胞应该在前部,因为它要首先接收从外界传来的光信号,但实际上,它却被放反了。如此一来,光需要穿过每个细胞、血液以及组织才能到达细胞背部的接收器。

这种设置会让视网膜易于脱落,而且视网膜的中心是视神经延伸出眼球的位置,这里没有感光细胞,因此会形成盲点。依靠人类大脑强大的脑补能力,大脑填补了这个盲点,让我们并没有意识到它的存在。

与人类的眼睛相比,章鱼的眼睛才是更高一等的设计,章鱼的眼睛强大到可以在漆黑的深海中发现猎物。

所以在重新设计人的眼睛时,Alice用了章鱼眼睛的解剖结构,将视网膜翻回来,同时,她将眼球也设计得更大,这可以让人获得更好的视力。

人类视网膜结构示意图。光线通过节细胞(ganglion cell)和双极细胞(bipolar cell)后,才能到达感光细胞。(来源:sciencenews)

一路下滑的听力

随着年龄的增长,人们的听力逐渐变弱,从高频声音开始损失,到年老的时候,几乎每个人都会面临“耳背”的问题。这是因为,我们内耳中的超微小的毛细胞是不可再生的,为了解决这个问题,可以选择再生的毛细胞,或者可以考虑仿照助听器的功能,放大进入耳朵的声音。自然界中有很多动物的耳朵都很大而敏锐,因此Alice在对耳朵进行重新设计的时候,将耳朵变得更大,获得更多声音,弥补毛细胞数量减少的不足。

效率低下的肺

通过人体肺部的空气流是双向的,也就是说空气进入肺部和流出肺部的路径是相同的,而且肺部需要承担交换和存储气体的功能。与鸟类相比,这实在不是一个高效的呼吸系统。 由于飞行需要充足的氧气,鸟类发展出了一种高效的呼吸系统。这个系统可分为三个不同的部分:前气囊、肺和后气囊。鸟类的肺部只能使空气通过,气囊负责储存空气而不负责气体交换,它能让新鲜空气以较为恒定的速度,源源不断地通过肺部。鸟类的肺部在吸气和呼气时,都有含氧空气流经肺部,而人类只在吸气的时候有含氧空气进入肺部,呼气时只在排除废气。所以Alice在重新设计人体呼吸系统的时候,借鉴了鸟的结构。

人类与鸟类的肺部构造对比。(来源:zmescience)

重压之下的脊柱

我们的脊柱总体看来还是不错的,长而灵活。但是它依然有一点不足:腰椎承受了巨大的压力。随着年龄的增长,腰椎间盘会逐渐退化,可能会发生腰椎间盘突出,压迫神经并导致背部和坐骨神经痛。要改造腰椎应该向谁学习呢?Alice觉得大猩猩的腰椎结构不错,大猩猩的腰椎有4块,而人有5块;大猩猩的腰椎有更强有力的支撑,而人则欠缺很多。于是,她将人的腰椎从5块改为4块,并建立了一个骨盆的胯骨翼,用以稳定脊柱。这或许要牺牲掉婀娜多姿的腰,但是为了获得生理机能上的优势,这也许是值得的。

Alice改造人类脊柱示意

跑不快的腿


由猿演化而来的腿功能多样,可以走路、跑步以及攀爬,但是依然有一些不足。复杂的膝盖可能出现各种问题,人体腿部的肌肉过多集中在小腿上,这使得腿部移动的效率很低。Alice从鸵鸟身上汲取了灵感,鸵鸟跟人一样都是两足动物,但是它非常擅长跑步,肌肉靠近身体中心,腿部轻盈,易于移动,大肌腱能够减震。

鸵鸟的腿部结构更具效率。(来源:skeeze/pixabay)

不能两全的皮肤

皮肤颜色偏白容易晒伤,增加患皮肤癌的风险,而黑色皮肤虽然不易晒伤,但在太阳不足的情况下却不能有效生产维生素D。如果皮肤的颜色能够在黑与白之间切换,在冬天变成白色以合成足量的维生素D,在夏季变为黑色防止晒伤,岂不是两全其美。在自然界,有的动物就有这种小伎俩。一些头足类的动物可以根据周围环境进行变色,比如章鱼、变色龙等。那么不妨借鉴这些动物们皮肤变色的能力,让人的肤色也能够随阳光强弱发生变化。

参考链接:

http://www.alice-roberts.co.uk/new-blog/2018/6/11/making-the-perfect-body

BBC纪录片Can Science Make Me Perfect


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