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子宮裡發生的戰爭

有什麼場景能比母親給自己的嬰兒哺乳更加動人?誰能給愛、親密和無盡的付出找到更好的偶像?《聖母和聖嬰》之所以成為世界上最偉大的宗教符號之一,是有其原因的。

要想看到母親寬宏大量的精神在邏輯上達到極致,那麼就想一想澳大利亞的一種狩蛛屬食母蛛。母蜘蛛整個夏天都在捕食昆蟲以便把自己養肥,這樣到了冬天,她便能讓自己的小寶寶從自己的大腿跟關節處吸食血液。小蜘蛛不斷地吸食母親的血,母親漸漸虛弱,最後小蜘蛛一擁而上,把毒液注入母親體內,像吞食其他獵物一樣將母親吃掉。

你可能覺得哺乳動物的幼崽哪裡能如此殘酷無情,絕對聞所未聞。如果你這樣想,那你就錯了。並非我們的寶寶沒有食母蛛那麼殘忍,而是我們的母親沒有那麼慷慨。哺乳動物母親的付出是有限的,她努力阻止自己的孩子得到過分的要求。孩子們卻通過操縱、敲詐和暴力進行反抗。他們的兇殘在母親的子宮裡表現得最為明顯。

這是一個事實,但是它與經久不衰的母性文化理念不協調。即使到了今天,我們常常聽醫生說,子宮內膜是養育胚胎的「最佳環境」。但是生理學很久以來對這一浪漫看法持懷疑態度。

人類子宮內膜里的細胞緊緊地排在一起,圍繞子宮內部形成一個堡壘般的護壁。這道護壁裡面還有致命的免疫細胞。早在1903年,研究人員就已經觀察到胚胎一邊「攻擊前進」,一邊「吞食消化」子宮內膜。1914年,R.W.約翰斯通描述了卵子著床區,稱其為「母體細胞和入侵的滋養層細胞之間發生衝突的戰線」。戰場上「……雙方屍橫遍野」。

科學家曾試圖在子宮外培養老鼠胚胎,他們預期這些胚胎會萎縮,因為它失去了通過進化來滋養胚胎的表層。可是他們吃驚地發現:植入老鼠大腦、睾丸或眼睛的胚胎狂虐無阻。胎盤細胞在周邊組織中橫衝直撞,殺開一條血路,搜尋動脈以滿足吸收營養的慾望。胚胎髮育中活躍著的相同基因許多都與癌症有牽連,這絕不是偶然。其實妊娠很像戰爭,這超出了我們的想像。

那麼,如果是一場戰爭,是什麼引發的這場戰爭呢?其中的關鍵就在這裡:你和自己最親的親屬的基因不完全相同。按照大自然的規律,這就意味著你們在競爭。而且因為你們生活在相同的環境中,所以最親的親屬實際上是最直接的競爭對手。

20世紀70年代,羅伯特·特里弗斯發表了一系列很有影響力的論文,首次大膽地探索了這個現實的邪惡性。此後的10年里,一位名叫大衛·海格的在職研究生思考了特里弗斯的這些想法,他意識到,哺乳動物母親的孕育行為提供了一個絕佳的利用機會。

海格這樣理解:你的母親的基因對她所有的孩子都一視同仁,提供等量的營養,這是符合母親利益的。但是你的父親與她可能不會再有更多的孩子。這使得母親的其他孩子成為你的直接競爭對手,同時也讓你的父親的基因有理由在孕育系統中搏一把。他的基因組會想法操縱你的母親為你提供更多資源。反過來,你的母親的基因會想方設法讓你的資源越來越少。這種情況就成了拔河比賽。一些基因陷入沉默,其他基因更加活躍,形成平衡局面。

這一觀點引導海格創立了基因組印記理論,解釋有些基因如何根據來自你的父親或母親而進行不同的表達。用這種理論武裝我們自己,就能發現父母之間基因利益的衝突是怎樣在他們後代的基因組中繼續下去的。

父母雙方的基因組都會驅使對方不停地加速分泌強效激素,所以萬一一方基因失敗,對母親和胎兒來說都是一場災難。只要父母的基因型正確地互相平衡,正常發育就能進行。就像一場拔河比賽,如果一方扔掉他那一端,雙方都會跌倒。這就是哺乳動物不能無性繁殖以及克隆哺乳動物如此困難的一個原因:哺乳動物的發育需要父母雙方基因組錯綜複雜的協作。一步走錯,全盤皆輸。

當然,狩蛛屬食母蛛的母蜘蛛不用擔心這個。她不會有第二次繁殖,所以無須限制自己的後代。但是大多數雌性哺乳動物繁殖不止一次,而且有可能是與不同的雄性動物進行繁殖。僅此事實就造成了父母雙方基因組相互對抗。你可以看到貫穿哺乳綱的這場隱秘戰爭所帶來的悲劇後果。然而,哺乳綱中只有一個物種能夠達到真正駭人的血腥程度。

這就是我們人。

對多數哺乳動物來說,即使有潛在的衝突,妊娠期間生命還是幾乎正常進行的。它們逃避獵食者,捕獲獵物,建立家庭,防守領地,與此同時妊娠也進行著。就連分娩也相當安全:它們在分娩過程中可能會表露痛苦或流汗,但這通常是最糟糕的。例外也有。例如,母鬣狗下崽是通過一個不好使的陽物狀結構,所以大約18%的小鬣狗會在其母親第一次分娩時夭折。但就算是鬣狗,妊娠本身也極少有危險。

看看靈長類動物,那情形就不一樣了。靈長類胚胎有時會在輸卵管而不是子宮內著床。這種情況發生時,胚胎會兇殘地挖開一條通道,竭力尋找最豐富的營養源,結果常常是「血腥屠殺」。在類人猿中,情況更危險。這裡我們就開始看到也許最兇險的妊娠併發症:子癇前期,其特點是一種神秘的情況,即高血壓和尿中的蛋白排放。子癇前期造成全球大約12%的孕產婦死亡。但這還僅僅是我們人類問題的肇始。

在折磨人類的一系列生殖疾病當中,首先可能就是胎盤早剝、妊娠劇吐、孕期糖尿病、膽汁阻塞以及流產……後面還有很多。婦女每次懷孕期間總共有約15%會得上威脅生命的併發症。靠狩獵和採集食物的婦女在沒有醫療的條件下,40%以上都活不到絕經期。即使有現代醫學的幫助,現在全世界每天仍然大約有800名婦女因妊娠喪命。

所以,這裡我們就遇到了一點解不開的謎。這場讓子宮變成戰區的基礎基因衝突在無數物種中萌芽:要讓戰爭爆發,只待母親與不同父親生下不同後代便可。但是,這在大自然中是一種常見的繁殖格局,正如我們所見,這不會給其他哺乳動物帶來如此多的問題。我們人類為何如此不幸呢?這與我們其他非同尋常的特徵有關係嗎?比如說我們那無與倫比的大腦發育?

在多數哺乳動物種群中,母親的血液供給與胎兒保持隔離以保證安全。母親通過一個過濾組織向胎兒傳送營養,這個過程由母親控制。母親是一位暴君:她願意提供什麼就只提供什麼,這使得她在妊娠期總體上不受父親一方的操控。

在靈長類動物和老鼠中,那是另外一回事。侵入的胎盤上的細胞一路消化掉子宮內膜的表層,刺穿母親的動脈壁,一擁而入,把動脈血管改造成適合胎兒的場所。在妊娠期之外,這些動脈微小、扭曲,呈螺旋狀分布在子宮壁的深處。入侵的胎盤細胞使這些血管變得麻痹,因而無法收縮,然後給它們注滿生長激素,使其體積擴大10倍以獲得更多的母血。這類胚胎細胞具有強大的侵略性,它們成群結隊,常常會在母親的餘生繼續存活,遷移到母親的肝臟、大腦以及其他器官里。關於母性,有件事幾乎沒人告訴你:它把女人變成了基因嵌合體。

也許這種巨量的血液供給能解釋為何靈長類動物的大腦會比普通哺乳動物的大腦大5倍至10倍。從新陳代謝的角度來說,大腦是極為昂貴的器官,其發育大部分在出生前便已完成。要不然胚胎又如何供應這麼奢侈的需求呢?

既然妊娠具有侵略性,那麼靈長類動物的子宮已進化出提防這一特性的機制就不足為奇了。有些哺乳動物如果胎盤不在子宮壁上破口,它們可以在妊娠的任何階段流產或者再吸收不想要的胚胎。對靈長類動物來說,如果要這樣折騰就會有出血的危險,因為胎盤是從母體增大的、麻痹的動脈系統剝離。一句話,流產很危險,原因就在這裡。

這也是為何靈長類動物要想方設法考驗胚胎,然後才允許它植入其體內。胚胎被那層緊密包裹子宮內膜的細胞擋在外面,這時候,便發生了一場親密的激素對話。用海格的話來講,這場對話就是一次「工作面試」。如果胚胎不能說服母體相信自己是一個完全正常和健康的個體,那麼它就會遭到果斷驅逐。

那麼胚胎是怎樣說服母體,讓她相信自己是健康的呢?那就得真誠地展示它的活力和對生命的渴求,也就是說,不遺餘力地在子宮內著床。那麼母體又是怎樣考驗這個胚胎的呢?就是讓胚胎的著床任務困難得讓人無法相信。胎盤經過演變逐漸具有攻擊性和入侵性;與此同時,子宮內膜也逐漸變得強韌和充滿敵意。對人類來說,這樣對峙的結果便是人類的妊娠成敗各半,敗者大多數在著床階段,時間很早,所以母親竟然都沒有察覺自己懷孕。

胚胎髮育成為角力。這便造成了靈長類生殖系統的又一個奇特之處——月經。人類有月經,原因很簡單:要想擺脫一個不斷戰鬥想活下來的胚胎可不是一件容易的事。子宮內膜的組織有一部分與母體的血流是隔離開的,這樣可以保護母親的血液循環系統不受她還沒有決定要留下的胎盤的入侵。但是這也意味著,她自己的激素信號要想在子宮裡獲得呼應也得經過一番掙扎才行。所以,如果不想冒險破壞子宮內膜組織、與胚胎進行持久戰,母體該怎麼辦呢?她在每次月經後把整個子宮內膜全部拋棄。這樣,即使是最具攻擊性的胚胎也不得不獲得母體同意,才能舒舒服服地待下去。如果沒有健康胚胎的那種持續、有活力的激素信號傳送,整個系統就會自行毀滅。大約30%的妊娠以此方式終結。

我說過,母體要努力把激素信號傳入子宮。其實,一旦胚胎在子宮著床,它就可以完全進入母體組織。這種非對稱性意味著兩種情況。首先,母親再也無法控制她給胎兒提供的營養供給——減少營養供給,她對自身組織的供給必然會受影響。我們在幼年靈長類動物身上看到的不同尋常的大腦發育,其關鍵原因是其對母親血液毫無限制的獲取嗎?有趣的是,胚胎入侵的強度確實和大腦發育相互關聯。類人猿是大腦最大的靈長類動物,它們受到的母體動脈入侵要比其他靈長類動物更深入、更廣泛。人類在所有猿類中大腦最大,其胎盤細胞入侵母體血流的時間甚至比其他類人猿都要早,使得胚胎在早期發育中對氧和營養物的獲得達到空前地步。這會是進化帶來的一個小小的諷刺:要不是我們這個很大的大腦賦予我們認知和社交能力,我們當中可能有更多的人不會在殘忍嚴苛的人類生殖周期中倖存下去。可以想像,這兩個性狀可能是同時產生的。但是這種聯繫仍然是推測。子宮一般不會變成化石,所以胎盤進化的各種細節我們無從得知。

胚胎直接獲取母體營養物質的第二個重要後果是:胚胎還可向母體血液中釋放自己的激素,以此操控母體,而且它的目的也達到了。當然,母體也通過自己的操控進行對抗。但是出現了極大的不平衡:雖然胚胎可以向母親血液中自由地注入自己的激素,而母親卻無法進入胎兒的循環系統。她被胎盤膜包圍起來,這樣她的反應就被限制在防禦性地調控自己體內的激素水平。

隨著孕期繼續,胚胎也增加了自己的激素分泌,釋放信號增加母親的血糖和血壓,因此也增加了自己的資源供給。胚胎還會增加一種特別激素的分泌,刺激母親大腦釋放出皮質醇,這是主要的應激激素。皮質醇抑制了母親的免疫系統,使其停止攻擊胚胎。更為重要的是,皮質醇還升高了她的血壓,因此更多的血液湧向胎盤,結果胚胎就可得到更多的營養物質。

母親也不會任由這個胚胎操控而無所作為。事實上,她先發制人,降低自己的血糖水平。並釋放出一種與胚胎激素捆綁在一起的蛋白質,使其失去效果。所以胚胎還得繼續增加它的激素分泌。到了8個月大的時候,胎兒預計要花掉每日蛋白質攝入量的25%,以製造這些激素信息來控制母體。那麼,母親對此又如何回應呢?她也增加了自己的激素分泌,用自己的激素降低血壓和血糖水平,以對抗胎兒的激素操控。通過所有這些操控和相互報復,大多數情況下胚胎最終都能基本上獲得足夠的血液和糖分,使其在出生前長得健康豐滿。這便是一個活生生的實例,證實了海格所說的父母基因組之間的拔河比賽。只要雙方都抓住繩子不鬆手,誰也不會受傷。

可是,如果出現差錯會怎麼樣?自千禧年到來之後,人類基因組計劃就為我們提供了豐富的數據,但是其中有很多我們仍然不能理解。但是,通過搜尋基因組印記的標誌,即取決於基因從父而來還是從母而來的不同基因表達,研究人員已經能夠確定妊娠期和童年期的許多疾病的遺傳致病因素。基因組印記以及幕後的母胎大戰已經表明它們是造成孕期糖尿病、普拉德-威利綜合征、安格爾曼綜合征、小兒肥胖症以及幾種癌症的病因。研究人員懷疑,基因組印記可能也是某些毀滅性的精神疾病(如精神分裂症、躁鬱症和自閉症)的病因。2000年,伊恩·莫里森及其同事編製了一個基因庫,裡面有40多個印記基因。這一數字到2005年翻了一番;截至2010年,幾乎又翻了一番。識別基因機制本身並不會為治癒這些複雜疾病提供什麼療法,但它是找到一種有效療法的關鍵一步。

子癇前期也許是妊娠期疾病中最神秘的一種,它成為一個非常好的案例,可以藉此研究進化圖、遺傳圖和醫療圖如何排列組合。20多年前,海格曾推測該病是由母親和胎兒之間的交流發生故障所致。1998年,詹妮·格雷夫斯進一步闡述了這個觀點,推測子癇前期的發病原理可能是母系遺傳基因印記失敗。然而,在過去幾年中,我們才對此過程的產生有了一個完整的認識。

所以,想像一下胚胎鑿開一條隧道進入母親血流的場景。在其他生理狀態平等的情況下,妊娠早期的動脈擴張會導致母親的血壓降低。胚胎的激素又通過升高母親的血壓而平衡此效應。

妊娠早期的母體動脈擴張時,就捲入了一些激素。如果這些化學物質失去平衡,母親的動脈就無法擴張,胎兒就會缺氧。如果發生這種情況,胎兒有時便會採取更極端的措施:釋放毒素破壞並壓縮母親的血管,迫使血壓升高。這即使不導致中風,也會有損傷腎臟和肝臟的風險,而這些都是子癇前期的癥狀。

2009年,研究人員發現母系遺傳基因H19與該病有緊密關聯。這正與詹妮·格雷夫斯預測的一致。已知H19在胎盤的早期生長中具有關鍵性作用。其他一些母系遺傳基因和某些父系遺傳基因的改變似乎都與該病病因相關。許許多多致病基因還有待人們去發現,但這個故事表明,在進化論的幫助下,我們終於開始理解既殘忍又錯綜複雜的人類孕育過程。

我們人類的巨大腦袋以及痛苦的妊娠過程之間似乎緊密聯繫;兩者至少都是人類的非凡特徵。古人創造他們的神話時,有沒有想到過這種聯繫呢?夏娃「吃了智慧之樹上的果子」,上帝詛咒她要承受懷孕帶來的痛苦,她的故事也許就是古人的一種直覺,以此解釋大自然覺得讓人類受苦理所應當。無論如何,如果我們想減少妊娠帶來的危險和痛苦,唯一的途徑就是「忍受」。


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