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看完《哪吒》 我相信導演是學醫的了!

來源:科普中國2019-08-09 09:48

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  出品:科普中國

  制作:趙序茅(蘭州大學青年研究員)

  監制:中國科學院計算機網絡信息中心

  最近國產動畫《哪吒》熱播,口碑爆表。作為一名科研狗,我也去湊了個熱鬧,發現這里面大有“蹊蹺”!一部神話背景的電影,竟然蘊藏著許多生命科學的知識,這也讓我完全相信了導演隱藏的醫學生身份。

  一、在媽媽肚子里待了三年才出生,哪吒到底是什么物種?

  有人說,這個問題簡單,什么物種?神仙物種唄!

  不不,我想問的是,在這個故事中,陳塘關總兵之妻殷夫人懷孕3年后才生下哪吒,那現實中存在孕期長達三年的動物嗎?

  答案是不存在這樣的哺乳動物,但其它動物里有這種孕期超長的情況,比如章魚,人類曾經觀察到一只章魚守護自己的卵長達四年半的時間。

  可是,哪吒的智力水平恐怕只有哺乳動物才能達到,我們還是重點聊聊哺乳動物的懷孕期。

  以人為例,人類的懷孕期已經算是比較長的。雖然我們一般說“懷胎十月”,但準確的說,應該是40周左右,不足十個月。

看完《哪吒》 我相信導演是學醫的了!

  (圖片來自Veer圖庫)

  當前已知哺乳動物中,懷孕期最長的是大象,懷孕周期在18-22個月。2011年英國惠普斯奈德動物園中的母象產下懷孕2年的幼象成為當時動物園的大象懷孕時間最長的紀錄。此外,抹香鯨懷孕期在17個月左右,長頸鹿在14個月,這些都是超過人類的,但依然達不到3年之久。

  然而,大多數哺乳動物以及非人靈長類動物的懷孕期都小于人類,其中東袋貍的懷孕期只有十幾天。

  這主要是因為孕期需要大量的營養,還會導致被襲擊的風險更高,所以哺乳動物們沒有條件在“懷孕”這件事上揮霍三年。

  那懷孕這么“危險”的事,時間越短越好嗎?

  影響懷孕期長短的原因非常復雜,不同的動物沒有可比性。

  哺乳動物中有不少動物,可以在出生后很短的時間內就具有較強的運動能力,但主要集中在偶蹄目、奇蹄目等食草動物中,比如斑羚、北山羊等。它們較快地具備運動能力是生存的需要,為了更好得躲避捕食者。而靈長類動物以及其他可以保護幼崽或者攜帶幼崽移動的動物,從生存角度講,不需要幼崽出生后就具備較強的運動能力。

  此外,出生后就具備運動能力的胎兒需要在母體中發育的時間相對更長,而懷孕時間太長會導致母體死亡率升高。靈長類動物因為不需要出生后就具備較強的運動能力,可以減少胎兒在母體內的發育時間,母子成活率得以確保。

  而且,懷孕期的長短和胎兒是否聰明關系不大,要是懷孕期越長胎兒越聰明,那大象要比人類聰明得多……

  再說回到人,大家可能都聽過一個說法,和非人靈長類動物相比,人類是一個早產兒。根據嬰兒出生頭一年的生理指標推算,人類嬰兒出生時相當于其他靈長類動物的胚胎階段(古爾德《自然史沉思錄》)。

  那么,人為什么不延長懷孕期呢?

  首先,與非人靈長類動物相比較,人類獲得了直立行走的優勢。但作為進化的代價,人類母性的盆骨變窄,生育時難產率升高。其次,人類大腦高度發達,就需要相對體積比較大的大腦,這再一次加劇了出生時候的難度。

  重重因素,導致人類差不多成為難產率最高的靈長類動物。本來難產率就比較高,如果大腦在母體內發育完全,無疑會讓難產率變得更高。在進化中,為了協調一矛盾,人類的大腦在分娩之后才進入快速發育階段。

  所以,像影片中,哪吒一出生就又跑又跳的情況不會出現在靈長類身上,而且,哪吒在出生后就可以開口說話,這意味著胎兒在母體中大腦已經發育完全,也是不可能出現在人身上的。如果發育完全,估計得剖腹產才能保住母子平安。

  二、懷胎三年不存在、落地說話不存在,那三頭八臂存在嗎?

  提起哪吒,除了懷胎三年,大家還會想到他的一個法術——三頭八臂(不過電影中沒有展現這一細節)。而且大部分人會認為,包括人在內的動物,是不可能擁有三頭六臂或八臂的,這僅僅是存在于神話的想象。

  不過,現實中還真有多頭多臂的動物。

  據騰訊新聞2017年2月4日報道,遼寧沈陽男子小偉所飼養的母貓生下5只小貓,小偉接生時,竟發現第一只雌性小貓是“雙頭貓”,擁有兩張臉、三只眼還有兩張嘴,小偉當場被嚇呆。

  這種多頭動物的情況被稱為polycephaly,是一種自然突變。早在1929年,就有關于雙頭動物解剖的論文發表。科學家認為,雙頭動物之所以越來越多,多數是因為環境污染、輻射、生態環境的改變等誘導動物基因發生突變而形成的。此外,即便是沒有外界的干擾,DNA在復制過程中也會偶然出現差錯,使個別堿基發生缺失、增添、代換,因而改變遺傳信息,形成基因突變。

看完《哪吒》 我相信導演是學醫的了!

  (圖片來自Veer圖庫)

  在胚胎發育時期,動物胚胎細胞在內外因素的作用下,發生了不正常的分離,即胚胎細胞分離不完全(若胚胎細胞完全分開,則會產生雙胞胎或多胞胎)。在分化頭部的時期,細胞不完全分化的情況下,可能會分離為兩股(多股)并發育為兩個頭(多頭),于是形成怪異的多頭動物。雙頭(多頭)動物也可以看成是沒有相互分開的雙胞胎(多胞胎)。這些多頭動物每個頭都有自己的大腦,都可以自主地控制共享的肢體。

看完《哪吒》 我相信導演是學醫的了!

  (圖片來自Veer圖庫)

  但是雙頭動物中多出來的那個頭和那個主要的頭通常會有一些區別。它往往會小一些,或者色彩上暗一些。但是一般而言,兩個頭看起來還是很相似的。同時,還可能存在這樣的情況:第二個頭生長在身體的一些不可思議的部位,比如可能會在長尾巴的地方長出一個頭來。

  那么現實中,這些雙頭或者多頭動物,是否如神話中描述的一樣,擁有神奇的力量呢?

  人們發現,別說神奇的力量了,在自然環境中,與正常動物相比,雙頭動物連活下去的可能性都更小。

  原因在于雙頭動物智力更低,更容易對危險做出錯誤的反應。如果一個頭看見了危險,而另外一個頭沒有看見危險,動物的兩個大腦就會在下一步如何反應的問題上產生分歧。比如,有兩個頭的食肉類動物捕獲了食物后,到底用哪個頭來吃呢。雙頭動物的一個頭試圖從另外一個頭那里奪取食物時,兩個頭可能會相互廝殺,甚至會試圖吞掉對方。

  研究人員關于雙頭動物的資料包括:牛、豬、貓、狗、魚、蛇等,還有一些其他動物。雙頭現象在龜類動物中比在其他動物中(比如,蛇、魚)更常見。

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  (圖片來自Veer圖庫)

  三、從哪吒和敖丙看環境和遺傳對人的塑造

  個人認為本片中最精彩的設計在于魔丸哪吒和靈珠敖丙的成長經歷對比,這里面涉及到遺傳和環境對個人成長的影響。如果單單從遺傳角度考慮,魔丸哪吒長大后應該成為惡魔,而靈珠敖丙應該是救世主。

  但是,遺傳對于人的成長固然重要,環境的影響卻不容忽視。

  關于遺傳和環境對人的影響,英國倫敦國王學院研究者做過類似的研究。科研人員跟調查了1994年到1996年間的13000多對雙胞胎嬰兒,分析遺傳和環境對于嬰兒特性的影響,比如智商、身高體重、健康狀況、認知能力等。研究結果表明,遺傳和環境因素并不是孤立的,在不同的地區遺傳和環境所起到的作用是不同的。

  在英國大部分地區,遺傳因素可以解釋被調查嬰兒60%的行為表現,但是在英國東南區遺傳的解釋度不到一半,嬰兒的成長更多受到環境的影響。遺傳和環境對人類的塑造,交織在一起,剪不斷、理還亂。哪吒作為魔丸性格頑劣(此處劇透一下,從遺傳角度看,他應該不屬于李靖的兒子),在成長過程中的確展現出來。作為哪吒的父母李靖夫婦和哪吒的師傅太乙真人對哪吒加以嚴格管教和善意的引導,最終使得哪吒走向正道,這就是環境對人成長的塑造。反觀靈珠敖丙,生性本善,可是在其父敖光和師傅申公豹的影響下,遁入魔道,對錢塘江大開殺戒,這也是環境對人的影響。

  從另一個層面講,人的大腦會對個人產生很大影響,如智商、認知能力。那么遺傳和環境對于大腦的影響,又是如何呢?

  中國科學院心理研究所的楊志博士團隊把人靜息態時的大腦功能網絡分成七大子網絡,分別是楔前葉記憶網絡、視覺網絡、默認網絡、額頂控制網絡、凸顯網絡、體感運動網絡、背側注意網絡。對200對雙胞胎的腦功能研究發現,基因對于單個功能網絡的影響較大,比如對額頂控制網絡的影響達65%,對楔前葉記憶網絡的影響達51%。但是,各個功能網絡需要配合才能發揮作用,而網絡的配合更多受到環境的影響。比如信息整合、情緒控制、溝通等行為能力受到環境的影響較大。

  因此培養孩子的氣質、思維要注重環境因素,這點李靖夫婦做得就不錯。尤其是李靖對哪吒說得那一句:你其實是靈珠轉世。這積極的心理暗示,可謂改變了哪吒的一生。

  可惜,當年沒人對我說:你是愛因斯坦轉世。

  參考資料:

  Park, D. H., & London, S. E. (2019). Twins Early Development Study: a genetically sensitive investigation into behavioural and cognitive development from infancy to emerging adulthood.

  Yang, Z., Zuo, X. N., McMahon, K. L., Craddock, R. C., Kelly, C., De Zubicaray, G. I., ... & Wright, M. J. (2016). Genetic and environmental contributions to functional connectivity architecture of the human brain. Cerebral cortex, 26(5), 2341-2352.

[ 責編:張夢凡 ]
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