为什么人类的身体没有进化到让分娩更容易?

　　

 

   

图片:研究人员使用有限元分析，通常用于测试结构的应力事件，如地震，研究女性的盆底。

图片来源:德克萨斯大学奥斯汀分校

尽管医学和技术不断进步，但从生物学的角度来看，分娩对女性来说不太可能变得容易。

德克萨斯大学奥斯汀分校(University of Texas at Austin)和维也纳大学(University of Vienna)的工程师们在一项新研究中揭示了一系列进化上的权衡，在支持分娩和每天保持器官完整之间创造了近乎完美的平衡。人类的生殖是独特的，因为产道和婴儿的头部之间相对紧密的配合，而且由于这些相互竞争的生物学要求，它很可能会保持这种方式。

骨盆底和管腔的大小是保持这种平衡的关键。这些对立的职责限制了骨盆底随着时间的推移而进化的能力，使分娩变得更容易，因为这样做会牺牲保护器官的能力。

“虽然这个维度使分娩更困难,我们已经进化到盆底,运河可以平衡支持内部器官,同时也促进分娩,使其尽可能的简单,“Krishna Kumar说,助理教授Cockrell工程学院土木工程系,他领导的这项研究本周发表在《美国国家科学院院刊》上。

女性的骨盆底是从尾骨到耻骨横跨腹部底部的一组肌肉。它支持骨盆器官，包括子宫，膀胱和肠道，并帮助稳定脊柱。

较大的盆底和管腔会使分娩更容易。但是，如果没有额外的骨骼或组织来支持它，它变得越大，就越有可能在器官的重量下变形，导致它们向下坠落。

这些权衡，被称为盆底假说，在科学界是众所周知的。但在研究小组使用工程工具进行调查之前，这一理论一直难以验证。

库马尔首先通过将骨盆底比作蹦床来思考这个问题。一个更大的蹦床将进一步下降的重量，而一个更小的蹦床将保持其结构更好。

除了研究盆底的大小，研究人员还研究了盆底的厚度。理论上，较厚的盆底可以继续支持器官和扩大的尺寸用于分娩。但事实并非如此。

“我们发现，较厚的盆底需要的腹内压力比人类在分娩时能够产生的拉伸压力要高得多，”维也纳大学进化生物学系理论生物学单元的附属研究员尼科尔·格伦斯特拉(Nicole Grunstra)说。“尽管产道中有额外的空间，但无法推动婴儿通过一个有抵抗力的盆底同样会使分娩复杂化，因此，除了产道的大小，盆底厚度似乎是另一个进化的‘妥协’。”

该团队通过应用土木工程中常见的原理得出了这一结论。库马尔使用了有限元分析，这是一种计算机模型，通常用于测试结构设计，看看它们在面对高水平的压力和应力时是否会断裂或磨损。在这种情况下，有限元分析允许团队建模盆底，改变其参数，看看它如何应对分娩和保护器官的压力，否则无法使用临床数据进行测试。

这是第一次用有限元分析来探讨演化问题。然而，这并不是库马尔第一次将工程工具应用于生物学。

在英国剑桥大学时，他遇到了现在维也纳大学的合作者，库马尔将一种运输分析技术应用于疱疹，以了解更多关于它最初是如何在人类中传播的。

库马尔说，这项合作表明，工程方法和工具与一些重要问题有关，而这些问题乍一看似乎完全超出了学科范畴。库马尔的主要研究涉及地震、滑坡和其他灾害的数值模型。

库马尔说:“你可以把所有的生物特性抽象出来，归结为施加压力会发生什么，它会对具有不同材料属性的身体和结构产生什么影响。”“如果你眯着眼睛看，一个大滑坡看起来就像盆底。”

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