科学家通过对哺乳动物的生殖进化研究后发现,脐带结构决定了妊娠期的长短。这项由英国达勒姆大学和雷丁大学进行的研究表明,不同哺乳动物幼仔在子宫中的生长速度差异可达两倍,而这种差异是由脐带的结构以及母体与胚胎的连接方式决定的。
研究发现,母体与胚胎的连接越紧密,幼仔的生长速度越快,妊娠期则越短。这一发现有助于解释为什么人类妊娠期相对较长——与狗、豹等哺乳动物相比,人类的脐带结构较为简单,没有复杂的网状系统。尽管所有哺乳动物的脐带功能相同,但其结构却存在显著差异,这一现象长期以来困扰着科学家。研究人员分析了109种哺乳动物的数据,首次发现某些哺乳动物的脐带高度“折叠”,从而增大了表面积,提高了从母体向幼仔输送营养的效率。相关论文发表在《美国博物学家》杂志上。
这种折叠结构是进化中常见的增加表面积的方式,例如肺、肠和大脑皮层。所有雌性哺乳动物在怀孕时都会形成脐带,包括蝙蝠、鲸鱼和大象。脐带连接胚胎与子宫,通过母体血液为胚胎提供营养、排出废物并进行气体交换。
研究人员分析了妊娠期长短、脐带结构以及后代大小之间的关系,并探讨了这些特征在哺乳动物进化中的变化。他们发现,尽管脐带功能相同,但结构差异显著。过去认为,母体血液与脐带直接接触的程度反映了母体与幼仔之间的一种进化性竞争:母体倾向于保留资源以留给其他后代,而幼仔则需要更多营养以促进生长。
主要研究者伊莎贝拉·卡佩利尼指出:“这项研究表明,生长速度并非由母体血液直接接触决定,而是由母体与幼仔组织的接触程度决定的。人类的脐带只有手指粗细,母婴组织接触有限;而豹子的脐带形成复杂的网状结构,具有更大的营养交换表面积。”
研究合作者罗伯特·巴顿教授补充道:“父母与后代的冲突是普遍存在的。从受孕那一刻起,母体与胚胎在生理上就如何加速胚胎生长产生了略微不同的目标。我们发现,幼仔出生时的大小并无差异,似乎冲突的结果是一种平衡:快速生长被较短的妊娠期所抵消。”