人类幼崽为什么不进化出像猫那样的后颈皮?

苏澄宇,动物科学 / 分享动物们的小秘密/Animalonearth

你能拎猫后颈,因为脖子后有松垮的皮,但那不仅是皮肤,下面还连着一层特殊的肌肉,叫皮肌(Panniculus Carnosus)

这层肌肉在低等哺乳动物身上非常发达[1],几乎覆盖整个躯干 。它的主要功能不是为了让妈妈拎着方便,而是为了防御和驱赶蚊虫。

当你看马或者牛的时候,会发现它们能局部抖动皮肤赶走苍蝇,靠的就是这层肌肉。当母猫咬住小猫后颈时,这层肌肉会反射性收缩,把受力分散开,保证皮肤不会被牙齿咬穿,也不会扯坏下面的血管 。

很明显,人身上没有这层肌肉,它已经退化得差不多了。我们仅存的皮肌残留主要在颈部,叫颈阔肌,它的功能已经从“全身抖动”退化成了“做鬼脸”[2]

当你试图做出极度厌恶或者惊恐的表情,拉扯脖子皮肤时,就是在用这块进化的遗迹 。这块薄薄的肌肉完全无法承受体重,如果你试图拎起婴儿的后颈皮肤,所有的拉力都会直接作用在脆弱的皮下结缔组织上,造成皮下撕裂和血肿。

不仅肌肉没了,我们的皮也被“钉”死了。猫的皮肤之所以松垮,是因为皮肤和深层组织之间有很大的滑动空间。但人类为了适应直立行走和高效散热,演化出了一种叫做皮肤韧带(Retinacula Cutis)的结构 。这些韧带像无数个微小的船锚,垂直穿过脂肪层,把真皮层死死地固定在深处的筋膜和骨骼上 。

那为什么人类不能进化出一层松垮的皮肌方便拎起来呢?

那是为了配合我们夸张的出汗能力。人类是哺乳动物中的耐力王[3],其中的代价就是排汗贼厉害,拥有数百万个外分泌汗腺。为了在非洲大草原上进行长距离的持久狩猎,我们需要一个稳定的皮肤表面来保证汗腺导管通畅,并维持高效的血液循环散热[4] 。如果皮肤像猫那样晃来晃去,不仅会破坏运动时的稳定性,还会影响汗腺导管的通畅和血液循环的散热效率[5]

下图中,狗和猫的皮下血管丛由直接皮肤血管在皮肌处的终末分支形成并供血。注意这些直接皮肤血管与表皮呈平行走向,这与人类肌皮血管垂直于皮肤的排列不同:
犬、猫和人类的皮肤循环

好的散热能力不仅让人类拥有了好的耐力,还间接影响了拥有一颗聪明的大脑。初看之下,“皮松不松”和“脑子聪不聪明”似乎是风马牛不相及的两件事。但在进化生物学中,它们存在着生理上的制约关系功能上的替代关系

人类的大脑虽然只占体重的 2%,却消耗了身体 20%的能量。这意味着它是一个巨大的热源,像一台高速运转的 CPU。而大脑对温度非常敏感,体温稍高就可能导致热射病或脑损伤。人类为了生存选择了“长跑”和“聪明脑袋”。

为了养得起一个“发热量巨大”的聪明大脑,并且还能带着它四处奔跑,身体必须把皮肤改成“紧致散热型”。也就是说,如果保留猫那种保暖且松弛的皮,聪明的大脑早就因为过热而死机了。

而且,人类婴儿的身体比例在动物界是个异类,用专业术语说这叫“次级早熟” [6]

四个哺乳动物目中新生儿与成体的脑和体尺寸缩放关系

为了容纳巨大的大脑[7],又受限于直立行走导致的狭窄骨盆,人类婴儿不得不在大脑发育仅完成不到 30%时就匆忙出生[8] 。这意味着新生儿的颈部肌肉力量几乎为零,根本无法支撑那个占体重四分之一的巨大头部 。

这就导致了一个极度危险的生物力学结构。如果提拎婴儿头部或颈部,巨大的头部重量会产生惊人的下坠拉力。在医学上,这种动作可能导致一种叫“寰枕关节脱位”(Atlanto-Occipital Dislocation)的损伤,俗称“内部斩首”[9] ,也就是下图中的 type 2:

婴儿的头骨和脊柱连接处主要靠韧带维持,骨骼结构非常平滑,缺乏成年人那种相互锁定的凹槽。一旦颈部受到垂直向上的牵引力,脊髓可能在毫发无伤的皮肤包裹下被直接扯断,导致呼吸骤停甚至死亡 。

除了脊髓,还有一个容易受伤的部位是臂丛神经。猫的锁骨是退化的,前肢和躯干连接很松,可以随意拉伸。但人类有完整的骨性锁骨,结构很稳固。如果提拎时不小心改变了角度,强行拉大颈肩夹角,极易导致臂丛神经撕裂,造成上肢瘫痪,这在产科被称为 Erb 氏麻痹 。

最后,即使你能解决解剖学上的所有 BUG,婴儿的软件系统也不支持这种操作。猫被捏住后颈皮时会触发“捏脊诱导的行为抑制”(PIBI),心率下降,进入镇静状态,这是一种硬连线的本能 。

而人类婴儿被突然改变体位或悬空时,触发的是莫罗反射(Moro Reflex),也就是惊跳反射。他们会猛烈张开双臂,手指张开,并伴随剧烈啼哭 。这是树栖灵长类祖先留下的保命机制,目的是在掉落瞬间抓住母亲的毛发[10]

虽然人类婴儿也有一种“运输反应”,即在被母亲抱起走动时会停止哭泣并心率下降,但这需要的是腹侧的紧密接触和托举,而不是后颈的机械压迫[11] 。进化拿走了我们的松弛的皮肌,换来了聪明的大脑和长跑耐力,同时也把运输幼崽的责任从嘴巴转移到了双手。