分娩痛苦和危险的真正原因
2017-05-14 11:45:37
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分娩痛苦和危险的真正原因

科林·巴拉斯(Colin Barras)2017年 1月 27日

分娩

Image copyrightALAMYImage caption分娩的痛苦不言而喻(图片来源:Blend Images/Alamy)

分娩可以是一个漫长而痛苦的过程。并可能导致死亡。据世界卫生组织估计,每天约有 830 名女性因怀孕和分娩过程中的并发症而死亡,这一统计数据实际上已经比 1990 年减少了 44%。

"这个数字令人震惊,"在英国伦敦大学专门进行儿童营养研究的乔纳森·韦尔斯 (Jonathan Wells) 表示,"哺乳类动物中的母亲为了繁衍后代而付出如此高的代价,这实属罕见。"

那么,为什么对人类而言,分娩如此危险?我们可以做出何种改善,来进一步降低死亡率?

古人类学会直立行走Image copyrightJUAN MANUEL BORREROImage caption古人类学会直立行走,已经过去数百万年了(图片来源:Juan Manuel Borrero]/naturepl.com)

科学家们于 20 世纪中期首次开始思考人类分娩的问题。很快提出一种看似能够解释所发生现象的理论。他们说,问题始于我们进化谱系中的最早成员——古人类。

到目前为止,能够发现的最古老的古人类化石距今约 700 万年。他们属于动物,与我们共同的特征很少。但是有一点:一些研究人员认为,即使在这一早期阶段,古人类已经依靠双腿直立行走。

为了有效地利用双腿来行走,古人类的骨骼必须要向一种新的形态变化,这当然会影响到骨盆。

大多数灵长类动物中,骨盆中的产道相对比较直。而在古人类中,产道很快开始显现出截然不同的形态。臀部变得相对狭窄,产道变得不再那么顺直,逐渐演化为大小和形状沿其长度而异的一个圆柱体。

因此从史前时期的早期起,古人类的婴儿可能就必须要通过呈弯曲状的产道。这使得分娩比以前艰难许多。

后面的事情变得更糟。

古人类Image copyrightSCIENCE PHOTO LIBRARYImage caption大多数古人类直立行走(图片来源:P. Plailly/E. Daynes/Science Photo Library)

约两百万年前,我们的古人类祖先开始了又一次的改变。那些更像猿类的一些特征逐渐消失了,如较矮小的身体、较长的臂以及脑容量较小。代之以与人类更近似的一些特征,如较高的身体、较短的胳膊以及脑容量更大。

脑容量更大,这一个特征对于女性古人类而言简直就是一大噩耗。

脑容量大的成年人源于脑容量大的婴儿,这可能从进化的角度有一点矛盾。一方面,对于女性古人类,必须保持狭窄的骨盆与狭窄的产道,以便有效地使用双腿行走。但同时,她们所怀胎儿的头部却更大,更难适合狭窄的骨盆。

分娩变得令人非常痛苦,且可能导致死亡,当今亦是如此。

1960 年,人类学家舍伍德·沃什伯恩 (Sherwood Washburn) 将这一概念命名为:产科困境。现在经常被称为"分娩困境"。科学家们认为它很好地解释了人类分娩的问题。很多人仍这样认为。

但有些人对这一标准解释并不满意,这些人中就包括韦尔斯。在过去五年里,韦尔斯和其他几名研究人员开始深入研究分娩困境的经典案例。

他们认为沃什伯恩的想法过于简单,因为各种其他因素也会引起分娩的问题。

分娩Image copyrightSCIENCE PHOTO LIBRARYImage caption许多女性在分娩期间借助于缓解疼痛的一些手段(图片来源:Science Photo Library/Alamy)

当罗德岛大学的霍利·邓斯沃斯 (Holly Dunsworth) 还是一名研究生时,就被分娩困境问题所吸引。"我对这个问题很有兴趣,我打算去寻找支持分娩困境的证据,"她说道,"但很快一切都轰然倒塌。"

问题出在沃什伯恩作出的预测。"在沃什伯恩撰写文章时,他确实提出,在婴儿发育的相对早期阶段将其产下,这可以解决分娩困境,"韦尔斯表示。

回到人类脑容量开始变大的两百万年前。沃什伯恩似乎暗示人类找到了一种解决方案:即缩短人类怀孕的时间长度。基于这种假设,人类婴儿的实际出生时间要被迫早于应出生的时间,因为此时他们相对更小一些,并且大脑较小、未充分发育。

沃什伯恩的解释似乎合乎逻辑。任何抱着新生儿的人都可领会到他们的未充分发育和脆弱。标准的观点是,其他灵长类动物的怀孕时间更长,所以产下的婴儿发育更完全且更成熟。

但是,邓斯沃斯指出,这根本不是真的。

羚羊Image copyrightALAMYImage caption一些动物,比如这只常见的幼羚羊(大角斑羚属),出生后即可直立行走(图片来源:blickwinkel/Alamy)

"我们孕育比想象中更大的婴儿,且怀孕时间更长,"她说。

从绝对意义上说,人类怀孕时间很长。通常持续 38-40 周,而黑猩猩孕期为 32 周,大猩猩和猩猩约在怀孕 37 周后生产。

正如邓斯沃斯及其同事在 2012 年的一篇论文中所解释的,即使我们考虑体质差异对孕期时间做一些调整,上述情况仍然属实。人类孕期比同等大小的猿类所需的孕期长 37 天。

这同样适用于大脑。平均体重的女性分娩时婴儿头部的大小要大于我们所预期的灵长类动物的头部。这意味着沃什伯恩对分娩困境的关键预测不正确。

沃什伯恩的理论同时存在其他问题。

人类骨盆Image copyrightVISUALS UNLIMITEDImage caption男性(左)和女性(右)人类骨盆(图片来源:Visuals Unlimited/naturepl.com)

分娩困境的核心假设是,人类骨盆(特别是女性骨盆)的尺寸和形状高度受限于双腿直立行走的习惯。毕竟,如果进化通过简单地使女性臀部更宽、产道更大就能够"解决"人类分娩的问题,那么现在肯定已经是这样了。

2015 年,马萨诸塞州剑桥哈佛大学的安娜·沃伦 (Anna Warrener) 及其同事对该假设提出质疑。

研究人员收集了实验室中步行和跑步的男性和女性志愿者的代谢数据。较之臀部较窄的志愿者,臀部较宽的志愿者在步行和跑步方面的效率更低。至少纯粹地从精力方面考虑,似乎没有什么可阻止人类进化成更宽的臀部,这将使分娩更容易。

加拿大不列颠哥伦比亚省维多利亚大学的海伦·古琦 (Helen Kurki) 说:"分娩困境基本前提 - 骨盆小或狭窄最适合生物力学效率 - 可能不正确。"

古琦并未参与沃伦的研究,但其自己的研究已发现传统分娩困境假说的更多问题。

分娩Image copyrightALAMYImage caption分娩的痛苦不言而喻(图片来源:Blend Images/Alamy)

如果女性骨盆确实严格由两个相反的势力来支配 - 为了步行,骨盆需窄一点,为了分娩,骨盆需宽一点 - 女性间的产道形状差异应很小。通过自然选择,骨盆应是"稳定"的。

在分析了数百具人类骨骼后,古琦在 2015 年报告中指出,产道在尺寸和形状上非常具有可变性。这种变化甚至超出了人类手臂的大小和形状的变化,而后者是一种已知的个体间存在差异的特征。

"我认为研究结果让我转变了对分娩困境的态度,"古琦说。

沃什伯恩的光鲜说法似乎不像以前那样令人满意。一定还有其他原因。

邓斯沃斯认为她在困惑中找到一个重要的缺失部分:能量。

"分娩结束时往往已经筋疲力尽,"自己也是一名母亲的邓斯沃斯说,"这种疲惫不堪在分娩后的数周和数月依然持续。他们在挑战人类可能的可持续代谢率。必须在某一时刻结束。"

孕妇有时开玩笑说,她们孕育的胎儿感觉像一只消耗能量的寄生虫。从某种意义上说,确实是,其能量需求与日俱增。

特别是,人类的大脑对能量的需求似乎贪得无厌。从代谢角度,在子宫内孕育的那个小脑袋能够将孕妇推至接近代谢边缘。

邓斯沃斯将这一想法称为能量、生产和生长 (EGG) 假说。其提出分娩时间受支配于继续养育 39 周以上胎儿的困难,而不是通过产道挤压婴儿的困难。

扫描Image copyrightALAMYImage caption此 CT 扫描显示了一个足月胎儿的大小(图片来源:Cultura Creative RF/Alamy)

邓斯沃斯认为人们太过纠结于婴儿头部大小和母亲产道间的匹配。两者能够完美匹配只能是一种巧合,她指出,骨盆只会发育到其所需大小。原则上,进化能够使骨盆更大 - 但这并不需要。

古琦大体上也持同样的看法。"在大多数时候,产道足以让婴儿通过,"她说。

这是真的。但即便如此,再看看产妇死亡率数字:每天 830 人死亡。一些研究表明,在分娩过程没有失去生命的女性中,出现非致死性但会导致生活习惯变化损伤的案例高达 40%。女性为分娩所付出的代价非常高昂。

韦尔斯同意这一观点。"无法想象,这一问题在这么长时间一直带来如此大的负面影响。"

也许没有。2012 年,韦尔斯及其同事探究了史前时期的分娩情况,得出一个令人惊讶的结论。在人类进化的进程中,分娩可能曾经更容易。

骨骸化石Image copyrightSCIENCE PHOTO LIBRARYImage caption经发现,直立人的生产可能比我们更容易(图片来源:Volker Steger/4 Million Years of Man/Science Photo Library)

研究史前时期的分娩是一个困难的学科。古人类骨盆化石非常罕见,而新生儿的头骨化石则更为稀少。但从现有的少量证据来看,似乎一些早期人类(包括直立人和甚至一些尼安德特人)生育时相对容易。

事实上,韦尔斯及其同事怀疑,在人类这个物种中,分娩可能是一个相对较小的问题 - 至少开始时是这样的。在早期靠狩猎及采集生存群体的中,人类遗骸中很少有新生儿骨骼,这可能暗示了新生儿的死亡率相对较低。

这种情况在几千年前才发生改变。人们开始耕作,至少在一些地方,发现新生婴儿骨骼成为考古记录一个更常见的特征。

如果在进入农耕阶段的初期出现了新生儿死亡率上升,这几乎肯定涉及几大因素。

耕作Image copyrightSCIENCE PHOTO LIBRARYImage caption耕作再次改变我们的身体(图片来源:Jose Antonio Penas/Science Photo Library)

例如,早期农民开始生活在相对密集的定居点,所以传染性疾病可能成为了一个更大的问题。某个群落发生传染病时,新生儿往往最为脆弱。

但韦尔斯及其同事怀疑,向农业耕作的转变也导致发育上的变化,这使得分娩更加困难。进入农耕文明的初期,婴儿死亡率上升的部分原因可能是分娩期间死亡风险的增加。

比较早期农民与其更早期的狩猎及采集者祖先的骨骼时,考古学家发现这一显著特征。农民的身材明显更加矮小,这可能是由于狩猎及采集阶段,饮食中富含蛋白质;而农耕阶段富含碳水化合物的饮食并不是特别有营养。

韦尔斯说,这对于研究分娩的人来说是一项具揭示性的观察结果,因为有证据表明女性身高及其骨盆大小和形状间有联系。一般来说,女性身材越矮小,其臀部越窄。换言之,向农业耕作的转变几乎肯定使分娩更具挑战性。

除此之外,更常见于农耕文明的富含碳水化合物的饮食可导致发育中的胎儿生长得更大和更胖。这让分娩更加艰难。

结合这两大因素,约在 10,000 年前,人类分娩突然变得更困难(在几百万年前,可能相对容易)。

怀孕让人相当疲惫Image copyrightALAMYImage caption怀孕让人相当疲惫(图片来源:Blend Images/Alamy)

每当人类饮食出现营养不良,特别是如果这些饮食还含有大量的碳水化合物和糖,这会促进胎儿生长,那么类似这样的"农业革命效应"就会重现。

"我们可以做一个简单的预测,即母亲的营养状况应该与当地孕产妇的死亡率和生育困难相关,"韦尔斯说。统计数据显然遵循这种模式,表明改善营养可能是减少产妇死亡率的一种相当容易的方法。

邓斯沃斯和古琦认为韦尔斯已在其工作中有了一些重大发现 - 这或许仅对具有适当营养和发育背景的研究人员才显而易见。

"我很幸运,乔纳森从人类健康的角度来描述这些复杂的问题,"邓斯沃斯说,"而与此同时,我从人类进化的角度来探究问题。"

所以我们现在对人类分娩困难有了一个新的解释。孕妇孕育婴儿时身体会发生相应变化,直至婴儿大到无法进行内部孕育。女性骨盆的大小已调整到刚好允许这种最大限度地为胎儿在其发育期间安全提供营养的尺寸。而过去几千年的饮食变化破坏了这种良好的平衡,增加了分娩的风险 - 特别是对于饮食不良的母亲。

然而,邓斯沃斯所表达的不可能止于此。

黑猩猩Image copyrightFIONA ROGERSImage caption雌性黑猩猩与其孙女(左)和儿子(图片来源:Fiona Rogers/naturepl.com)

沃什伯恩的观点在几十年来被普遍接受,直到邓斯沃斯、韦尔斯、古琦和其他人开始提出不同观点。"如果 EGG 观点很好但有失真实,怎么办?"邓斯沃斯问,"我们必须不断探索以及不断收集证据。"

这正是其他研究人员正在做的事情。

例如,2015 年,奥地利康拉德·洛伦茨进化与认知研究所 (Klosterneuburg Konrad Lorenz Institute for Evolution and Cognition Research) 的芭芭拉·菲舍尔 (Barbara Fischer) 和维也纳大学的菲利普·米特罗克 (Philipp Mitteroecker) 又一次探讨了女性骨盆。

在他们看来,邓斯沃斯的 EGG 假说 - 尽管令人信服 - 但实际上可被视为沃什伯恩理论的补充,而不是完全驳斥。邓斯沃斯同意:她认为许多因素均涉及现代分娩的演变。

菲舍尔和米特罗克研究了女性头部大小和骨盆大小之间是否存在任何相关性。头的大小可以遗传,至少在一定程度上是可遗传的,因此如果头更大,骨盆也将更宽,那么女性将在分娩期间受益。

研究人员对 99 具骨骼的分析表明这种联系确实存在。他们得出结论,女性头部大小和其骨盆尺寸必定以某种方式在基因层面联系起来。

"这不意味着[分娩问题]已解决,"菲舍尔说。但如果头部大小和骨盆宽度间没有联系,问题会更严重。

还有另一个复杂因素:女性的身体随着年龄的增长而改变。

生命Image copyrightALAMYImage caption但分娩后逐渐成长的小生命非常可爱(图片来源:Tetra Images/Alamy)

2016 年 5 月,由瑞士苏黎世大学的玛西亚·庞塞·德莱翁 (Marcia Ponce deLeón) 和克里斯托夫·佐里科夫 (Christoph Zollikofer) 领导的一项研究调查研究了所有年龄段的 275 名男性和女性的骨盆数据。研究人员得出结论,骨盆在女性一生中的尺寸会发生改变。

其数据表明,女性骨盆呈现出一种更有利于其在二十几岁分娩的形状 - 此时,生育率达到高峰。然后一直保持至 40 岁,然后逐渐改变形状,变得不适合分娩并准备进入更年期。

科学家们指出这些变化使得分娩更容易一些。他们将该想法称为"发展性分娩困境"(DOD)。

"DOD 假说为盆腔分娩维度的变化提供一种发展性解释,"庞塞•德莱翁说。

如果所有这些进化压力均对分娩起作用,那么现在的分娩过程是否仍在改变和演变?

婴儿Image copyrightALAMYImage caption由剖腹产出的婴儿(图片来源:Martin Valigursky/Alamy)

2016 年 12 月,菲舍尔和米特罗克因其解决该问题的理论文章成为新闻头条。

早期研究表明,较大的婴儿有更好的生存机会且出生时的大小至少具有一些遗传性。因此,这些因素可能会推动女性骨盆容纳婴儿大小的限制,但若增加太多,可能会致命。

现在,许多婴儿通过刨宫产的方式来到这个世界,这是一种手术,从母亲的腹部取出婴儿,没有进入产道。菲舍尔和米特罗克建议,在刨宫产更常见的社会中,胎儿现在可以"过大"地生长,并仍具有合理的生存机会。

因此,理论上,在几十年内,至少在世界某些地方,分娩过大而无法穿过骨盆的婴儿数量可能会增加 10% 或 20%。或者,以更加通俗易懂的话来说,这些社会中的人可能正在演变为孕育更大的婴儿。

现在这只是一个想法,没有确凿证据表明这一切正在发生。但这是一个有趣的想法。

"我们要么通过骨盆来到世界,要么不是,"韦尔斯说,"如果我们通过骨盆来到世界,则骨盆非常重要。如果不是,骨盆研究本身也很有趣。"

在活产的发展进化过程中,至少在一定程度上,婴儿必然受到产道大小的制约。但可能对于另外一些婴儿而言,已经不复存在这种制约了。


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