本文发表在《大众科学》的前博客网络中,反映的是作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
首先,让我们先来了解一下关于妊娠的研究,这些研究引发了媒体的报道,这些报道又引发了关于怀孕的问题,从而促成了这篇文章的诞生。
我和一些杰出的同事刚刚发表了一篇论文 (1),该论文推翻了一个经典的人类学假说,该假说认为,适应双足行走的人类骨盆限制了人类的妊娠和胎儿生长。
产科困境 (OD) 假说
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对大脑袋(或仅仅是大的)婴儿和双足行走的同步选择造成了一个难题,因为虽然婴儿必须很大,但产道必须保持较小。这种困境的后果,通常被称为“解决方案”和“权衡”,包括 (a) 由于紧密配合而导致的分娩困难和危险,需要普遍的帮助,(b) 与所有其他早熟的灵长类动物相比,新生儿相对不发达、无助,通常被称为“次级晚成性”,以及 (c) 女性的运动能力受损或不佳,因为 (d) 选择有利于人类骨盆的性别二态性,女性不仅产道相对较宽,而且绝对尺寸也较宽。
请注意,产科困境 (OD) 如何巧妙地将人类进化中的许多独特或有趣的现象联系在一起,例如人类的双足行走、人类的脑化、人类地狱般的分娩、无助的人类婴儿、男性偏好的人类运动能力以及女性宽阔的臀部。我们还没有证明这个流行的说法是错误的。但我们的论文对它提出了一些严重的质疑,证明了它在当前证据面前是多么的站不住脚。
首先,在灵长类动物和哺乳动物的比较背景下,人类的妊娠和胎儿生长并没有受到限制。如果说有什么不同,那我们在这方面似乎更极端,妊娠期比其他灵长类动物略长,而且婴儿相对较大。我们在这些方面并没有特别的不同,而且绝对没有受到限制,这几十年来都是已知的,而且人们也理解,哺乳动物母亲的大小(代谢的一个有用指标)可以预测妊娠的长度和后代的大小。
既然有这么多研究表明,妊娠似乎主要受到母亲新陈代谢的限制,那么为什么会有这种我们因骨盆而受损的观点呢?为什么会有这种观点认为,如果不是双足行走使我们的产道太小而无法孕育更长时间,无法长出更大的婴儿,那么我们就可以或应该将婴儿留在子宫中更长时间呢?这一点尤其不清楚,因为很少有证据表明,更宽的臀部不利于双足行走和跑步,或者略微更宽的臀部可以使分娩更容易或可以容纳更发达的新生儿,这会有什么问题。
因此,作为对这种削弱了的人类骨盆限制妊娠长度和胎儿生长的假说的替代,我们提出了一个新的假说,它源于上述的代谢观察结果。
EGG 假说
是什么限制了怀孕期间的胎儿生长?产科困境 (OD) 认为这是骨盆——暗示这是双足行走造成的独特限制。但 EGG 假说认为,限制胎儿生长和妊娠长度的主要因素是母亲的代谢(能量、生长、妊娠)。
EGG 假说认为,母亲之所以在她们分娩时分娩,是因为她们不可能再为妊娠和胎儿生长提供更多能量。当您查看我们物种中关于妊娠和哺乳代谢的数据时,它表明,在妊娠 9 个月左右,大多数人类的母亲都达到了代谢上限。
这是我们论文中赫尔曼的图 3,显示了人类的 EGG,并绘制了真实的代谢数据。圆圈是后代,方块是母亲。请注意,随着正常人类妊娠期临近结束,胎儿的能量需求呈指数级增长。为了让它在体内停留更长时间,母亲将不得不突破她正常的代谢上限。相反,她选择分娩,并保持在安全可行的代谢区域内。
带星号的点是发育相当于新生黑猩猩的人类婴儿。这是阿道夫·波特曼 (2) 和斯蒂芬·杰伊·古尔德 (3) 著名的思想实验。如果我们要生出像新生黑猩猩一样发达的人类婴儿,那就必须在那个年龄分娩,因为我们出生的比黑猩猩更无助。让胎儿在体内停留这么长时间——也就是说,在我们的妊娠期再增加 7 个月或更长时间——在生理上是不可能的,因为它需要母亲超过并维持 2.1 倍的基础代谢率 (BMR)——这是大多数人类的上限。我们在出生时的相对无助表明,我们一生中需要实现的神经系统生长比黑猩猩和其他大脑比我们小的亲戚要多得多。
EGG 是彼得·埃里森关于人类分娩时间“代谢交叉假说”的更普遍的化身和更广泛的应用 (4)。EGG 突破了我们物种的限制,认为人类在其他灵长类动物和哺乳动物的生理限制范围内运作。但据我们所知,其他物种的类似数据,用于测试 EGG,尚未获得。这是您为数不多的几次看到假设适用于其他物种而不是相反的人类模型!
我们之所以将该假说命名为 EGG,是为了方便交流,而不是因为我们是鸡蛋狂热者。我们曾想称它为 HAM(人类是哺乳动物),但觉得 EGG 更好地描述了这个想法,而且考虑到婴儿是如何出生的,它也很可爱。
导致我们许多人难以理解产科困境 (OD) 的部分原因是,人类在分娩时面对紧密配合的情况确实表现良好。仅仅因为有紧密配合,仅仅因为分娩很可怕,仅仅因为它不是一种轻松愉快的体验,这在进化上不一定是“坏事”。显然,事实恰恰相反。这是一件好事。我们在这里思考它!如果我们不断地生孩子,它就不可能是“坏事”。这个物种会继续存在。当您不将分娩视为生物学上的失败,或视为上帝对夏娃诱惑的淫荡女性的瘟疫,而是将其视为一次巨大的成功时,产科困境假说就更容易被怀疑。
产科困境 (OD) 的广泛流行可能根源于其适应性吸引力,其中非最优性(例如,人类的晚成性,或出生时的无助和相对不发达)被解释为对整体最佳设计的贡献(例如,大脑袋和高效的双足行走)。古尔德和列文廷 (5) 著名地批评了“适应性纲领”,他们警告说,“必须将生物体分析为一个整体”,它们“受到种系遗产、发育途径和一般结构的约束”,并且“约束本身在限制变化途径方面变得更有趣和更重要,而不是在变化发生时可能介导变化的选择力。” 他们指责适应性方法未能“考虑适应性故事的替代方案”,并“依赖于仅仅是合理性作为接受推测性故事的标准。” 从这个角度来看,EGG 比产科困境 (OD) 更受欢迎。与其将人类晚成性的进化根源归因于大脑袋的适应性和双足行走的适应性之间的妥协,不如将其归因于更基本、更保守、在发育途径和一般结构中起作用的种系约束(例如,妊娠、怀孕和胎儿生长)。
EGG 并不会杀死产科困境 (OD)。它只是被放在了一个不太强大的位置。最沉重的负担应该始终放在支持人类例外论的假设上;我们不应该默认它们。人类是动物/哺乳动物/灵长类动物/人科动物,当我们未能支持我们的默认观点时,我们就可以声称人类是例外。
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对于我们最近发表的关于人类妊娠长度进化的论文,人们做出了一些非常个人的反应。我指的不是你的意思是说我们进化了吗?那种。我指的是我的短/长/奇怪的怀孕是怎么回事?那种。
这项研究一直都与关于人类变异的问题有关,甚至借鉴了对人类妊娠长度变异的观察。所以我并不惊讶它会引起人们对自己经历的反思。而且我也并不完全惊讶,因为我在这个星球上已经足够长的时间,知道如果你声称自己知道任何关于怀孕的事情,你就会得到所有故事。
但我没有完全预料到,我们关于人类作为一个物种的工作会被如此强烈地视为关于“我”的工作。我想我们只是人类而已。
以下内容是为所有阅读过关于我们论文的媒体报道并迫切想知道它与他们自己的怀孕有什么关系的人准备的。
首先要说明一些事情。
1. 我用进化眼镜看待世界。尽可能将此理解为字面意思。
2. 我在骨骼化(死亡)和化石化(非常死亡)的人类方面的学术经验比在活人方面要多。
3. 我没有接受过医学或健康科学方面的培训。
4. 我不会提供医疗建议。
5. 我不知道医生们正在或应该告诉孕妇关于饮食和锻炼的什么。
6. 我花了五年时间才完成这篇论文,从最初的笔记到发表,我需要杰出专家 (1) 的帮助才能使它如此强大。我不期望在本周发表时充分理解它对人类进化的影响,对怀孕的母亲们的影响,现在还没有!如果您有想法,那就放手去做并测试它们吧!我会尽力做同样的。
那么,我们开始吧……
如何将关于妊娠的进化假说应用于您的怀孕
#1 要思考的事情。
进化是关于你的一切,但它不是一切都关于你。
当关于我们研究的报告说“妈妈们”时,我们不是在谈论你个人。我们是在一般性的比较进化背景下,在物种范围内、灵长类动物范围内、哺乳动物范围内谈论“妈妈们”。
#2 要思考的事情。
EGG 假说解释了物种层面的现象
像我们这样的许多进化论文都是关于理解物种层面的现象,并比较物种之间的异同,以更好地理解这些现象,解释是否存在模式,以及如果存在,是如何或为什么存在的。
因此,使用 EGG 假说来解释为什么您在预产期后妊娠了 9 天有点像这样:尝试使用广泛的生态和生物学规则和模式来解释哺乳动物的体型变化,以此来解释为什么弗雷德象比弗兰克象高 9 厘米。这是一个挑战。如果您阅读了我们的论文(或关于它的报告)并且首先想到的是您自己而不是您的物种,那么这就是您试图做的事情。
这里有另一种思考方式。您可能看过我们的论文,被描述为发现了“限制妊娠的不是臀部,而是新陈代谢”。新陈代谢可能会让您想到自己,但臀部假说(产科困境;OD)从来没有,对吧?我可能完全错了,但没有人认为胎儿可以通过某种方式感知到,当它的头部或肩膀即将太大而无法通过产道时,它会启动分娩以便逃脱。没有人认为妈妈的身体可以检测到婴儿即将长得太大而无法通过她的产道时,她会启动分娩以便逃脱。没有人真正认为这种检测器和机制存在于胎儿或母亲身上,对吗?(这有可能,但我不知道有任何文献表明这一点。)因此,臀部限制假说(OD)从来都不是关于个体的,它是关于我们物种在进化史上的,臀部塑造了我们的妊娠长度,使其成为婴儿及时逃脱的合适长度。深远时间跨度的世代——这也是您需要用 EGG 观点来思考的地方。
当然,我们需要考虑个体人类的差异,比如你和我的差异。为了提出 EGG 假说,我们大量借鉴了彼得·艾利森关于人类分娩时间的代谢交叉(MC)假说 (1, 4):婴儿在子宫内开始挨饿时出生。当胎儿的需求超过母亲满足它们的能力时,或者换句话说,超过母亲所能提供的能力时,就会发生这种情况。然后,分娩由一个复杂的生化过程触发和执行。他提供的一些证据包括
妊娠长度可以根据代谢参数缩短。
体脂成分和代谢率较低的母亲妊娠期较短 (4,6)
居住在高海拔地区的母亲可能比居住在低海拔地区的母亲更早分娩 (7)
妊娠期和胎儿生长可以根据代谢参数增加。
胎儿脑容量病理 à 妊娠期延长 (8)
增加孕妇卡路里摄入 à 新生儿体重增加 (9)
增加孕妇卡路里摄入 à 早产减少 (9)
MC 非常关注物种内部的个体差异,MC 有可能解释人类妊娠长度的所有个体差异,但这目前尚不确定。由于它特定于人类的生化途径,因此 MC 的细节不适用于具有不同生理结构的其他物种。然而,人类妊娠受到母亲新陈代谢限制的观点——MC 的基石——正是 EGG 应用于人类/人族进化史以及其他灵长类动物和其他哺乳动物妊娠的观点,因为母亲的体型(一个很好的新陈代谢指标)可以预测哺乳动物的胎儿大小和妊娠长度。(同样,考虑到现有的大量研究,这并不是什么新鲜事。)
在进化生物学中,观察物种内部的变异,并用它来假设物种之间存在变异的原因,这是一种有用的方法。这就是我们用 EGG 所做的事情。不同物种(例如,人类和猩猩)的母亲体型不同,它们的代谢特征也不同。EGG 表明,物种之间代谢的差异解释了妊娠长度的差异。它预测物种在怀孕期间不会超过其物种特定的代谢上限。发现一些物种在达到其代谢能力之前很久就分娩,将会令人兴奋!
为什么我们养育的婴儿似乎太大而无法通过我们的产道?这可能主要是最近才出现的一种现象,一个强有力的假设是,与我们的大部分进化史相比,我们的饮食发生了根本性的变化。许多人类在怀孕期间可以持续且轻松地获得高卡路里的食物,而且他们可以养育更大的婴儿,妊娠期也更长。我们的现代新陈代谢可能也受到遗传、表观遗传和环境的影响。与这些问题非常相关的是赫尔曼最近在《纽约时报》上发表的文章:《揭穿狩猎采集者的锻炼》。
#3 需要思考的事情。
进化是关于共同祖先和随着时间的推移而发生的变化。理想、优化、标准、这种形式的更高价值、那种形式的较低价值——这些都不存在于自然界中,只存在于我们的头脑中。
您担心自己的妊娠期与物种平均水平相比过长或过短,有点像您担心自己比平均身高矮或高、头部比平均水平大或小、唾液比平均水平多,或者无法故意放屁。停止担心您正常的变异。变异之所以存在,是因为它有效。大多数特征都有安全的回旋余地,有时甚至有完全痉挛的舞蹈空间。如果生存和繁殖的方式没有任何变异的空间,我们就会灭绝。庆祝你的怪异之处,你略长健康的妊娠期,你略短健康的妊娠期,你健康的大宝宝,你健康的小宝宝,你的雀斑,你不对称的脸,你多毛的指关节,你没有智齿,你的翼龙脚趾。谁在乎!如果生活与你这个怪异的家伙继续下去,那么你当然可以继续生活。
此外,如果你不要求 EGG 完全关于适应,那会有帮助。它可能是。但也可能只是它本来的样子。母亲只能妊娠这么长时间。句号。基于那些代谢线索启动分娩的机制(MC)?完全适应。EGG 解释的过程?并非如此。极限就是极限!生理上不可能超过它。适应性观点对于 EGG 来说不是必要的,除非在阈值之前将胎儿留在母亲体内具有某种适应性,这有可能。但也可能只是触发分娩的唯一方法。因此,我们又回到了 EGG 只是它本来的样子。
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那么,您应该如何将这个进化假设应用于您的怀孕?
它揭示了为什么人类难以分娩。它揭示了为什么与其他灵长类动物相比,婴儿显得如此无助。
但是,关于您与其他人母及其婴儿相比,关于妊娠长度和新生儿大小的具体、个体细节呢?
请咨询您的医生,他是这方面的主要权威。如果您感兴趣,请阅读、阅读、阅读、阅读。
参考文献
Dunsworth H., Anna Warrener, Terrence Deacon, Peter Ellison, 和 Herman Pontzer (2012) 人类早熟的代谢假说。PNAS 在线早期预览。
Portmann A (1969) Biologische Fragmente zu einer Lehre vom Menschen[动物学家看人类] (Schwabe, Basel, Germany); trans Schaefer J (1990) (哥伦比亚大学出版社, 纽约)。德语。
Gould SJ (1977) 个体发育与系统发育 (哈佛大学出版社, 剑桥, 马萨诸塞州)。
Ellison P (2001) 在肥沃的土地上:人类生殖的自然历史。剑桥:哈佛大学出版社。 [书籍链接]
Gould, SJ 和 RC Lewontin (1979) 圣马可教堂的拱肩和潘格罗斯范式:对适应主义程序的批判。伦敦皇家学会会刊,B 系列 205(1161): 581-598。
Klein, J, Stein Z, Susser M (1989) 从受孕到出生:产前发育的流行病学。纽约:牛津大学出版社。
Lichty JA, Ting RY, Bruns PD, Dyar E (1957) 对在高海拔地区出生的婴儿的研究。第一部分。海拔与出生体重的关系。《美国儿童疾病杂志》93: 666-669。
Higgins LG (1954) 妊娠延长(过期产)。柳叶刀 2: 1154。
Prentice AM, Whitehead RG, Roberts SB, Paul AA (1981) 冈比亚育龄妇女的长期能量平衡。《美国临床营养杂志》34: 2790-2799。