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看完《哪吒》 我相信导演是学医的了!

来源:科普中国2019-08-09 09:48

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  出品:科普中国

  制作:赵序茅(兰州大学青年研究员)

  监制:中国科学院计算机网络信息中心

  最近国产动画《哪吒》热播,口碑爆表。作为一名科研狗,我也去凑了个热闹,发现这里面大有“蹊跷”!一部神话背景的电影,竟然蕴藏着许多生命科学的知识,这也让我完全相信了导演隐藏的医学生身份。

  一、在妈妈肚子里待了三年才出生,哪吒到底是什么物种?

  有人说,这个问题简单,什么物种?神仙物种呗!

  不不,我想问的是,在这个故事中,陈塘关总兵之妻殷夫人怀孕3年后才生下哪吒,那现实中存在孕期长达三年的动物吗?

  答案是不存在这样的哺乳动物,但其它动物里有这种孕期超长的情况,比如章鱼,人类曾经观察到一只章鱼守护自己的卵长达四年半的时间。

  可是,哪吒的智力水平恐怕只有哺乳动物才能达到,我们还是重点聊聊哺乳动物的怀孕期。

  以人为例,人类的怀孕期已经算是比较长的。虽然我们一般说“怀胎十月”,但准确的说,应该是40周左右,不足十个月。

看完《哪吒》 我相信导演是学医的了!

  (图片来自Veer图库)

  当前已知哺乳动物中,怀孕期最长的是大象,怀孕周期在18-22个月。2011年英国惠普斯奈德动物园中的母象产下怀孕2年的幼象成为当时动物园的大象怀孕时间最长的纪录。此外,抹香鲸怀孕期在17个月左右,长颈鹿在14个月,这些都是超过人类的,但依然达不到3年之久。

  然而,大多数哺乳动物以及非人灵长类动物的怀孕期都小于人类,其中东袋狸的怀孕期只有十几天。

  这主要是因为孕期需要大量的营养,还会导致被袭击的风险更高,所以哺乳动物们没有条件在“怀孕”这件事上挥霍三年。

  那怀孕这么“危险”的事,时间越短越好吗?

  影响怀孕期长短的原因非常复杂,不同的动物没有可比性。

  哺乳动物中有不少动物,可以在出生后很短的时间内就具有较强的运动能力,但主要集中在偶蹄目、奇蹄目等食草动物中,比如斑羚、北山羊等。它们较快地具备运动能力是生存的需要,为了更好得躲避捕食者。而灵长类动物以及其他可以保护幼崽或者携带幼崽移动的动物,从生存角度讲,不需要幼崽出生后就具备较强的运动能力。

  此外,出生后就具备运动能力的胎儿需要在母体中发育的时间相对更长,而怀孕时间太长会导致母体死亡率升高。灵长类动物因为不需要出生后就具备较强的运动能力,可以减少胎儿在母体内的发育时间,母子成活率得以确保。

  而且,怀孕期的长短和胎儿是否聪明关系不大,要是怀孕期越长胎儿越聪明,那大象要比人类聪明得多……

  再说回到人,大家可能都听过一个说法,和非人灵长类动物相比,人类是一个早产儿。根据婴儿出生头一年的生理指标推算,人类婴儿出生时相当于其他灵长类动物的胚胎阶段(古尔德《自然史沉思录》)。

  那么,人为什么不延长怀孕期呢?

  首先,与非人灵长类动物相比较,人类获得了直立行走的优势。但作为进化的代价,人类母性的盆骨变窄,生育时难产率升高。其次,人类大脑高度发达,就需要相对体积比较大的大脑,这再一次加剧了出生时候的难度。

  重重因素,导致人类差不多成为难产率最高的灵长类动物。本来难产率就比较高,如果大脑在母体内发育完全,无疑会让难产率变得更高。在进化中,为了协调一矛盾,人类的大脑在分娩之后才进入快速发育阶段。

  所以,像影片中,哪吒一出生就又跑又跳的情况不会出现在灵长类身上,而且,哪吒在出生后就可以开口说话,这意味着胎儿在母体中大脑已经发育完全,也是不可能出现在人身上的。如果发育完全,估计得剖腹产才能保住母子平安。

  二、怀胎三年不存在、落地说话不存在,那三头八臂存在吗?

  提起哪吒,除了怀胎三年,大家还会想到他的一个法术——三头八臂(不过电影中没有展现这一细节)。而且大部分人会认为,包括人在内的动物,是不可能拥有三头六臂或八臂的,这仅仅是存在于神话的想象。

  不过,现实中还真有多头多臂的动物。

  据腾讯新闻2017年2月4日报道,辽宁沈阳男子小伟所饲养的母猫生下5只小猫,小伟接生时,竟发现第一只雌性小猫是“双头猫”,拥有两张脸、三只眼还有两张嘴,小伟当场被吓呆。

  这种多头动物的情况被称为polycephaly,是一种自然突变。早在1929年,就有关于双头动物解剖的论文发表。科学家认为,双头动物之所以越来越多,多数是因为环境污染、辐射、生态环境的改变等诱导动物基因发生突变而形成的。此外,即便是没有外界的干扰,DNA在复制过程中也会偶然出现差错,使个别碱基发生缺失、增添、代换,因而改变遗传信息,形成基因突变。

看完《哪吒》 我相信导演是学医的了!

  (图片来自Veer图库)

  在胚胎发育时期,动物胚胎细胞在内外因素的作用下,发生了不正常的分离,即胚胎细胞分离不完全(若胚胎细胞完全分开,则会产生双胞胎或多胞胎)。在分化头部的时期,细胞不完全分化的情况下,可能会分离为两股(多股)并发育为两个头(多头),于是形成怪异的多头动物。双头(多头)动物也可以看成是没有相互分开的双胞胎(多胞胎)。这些多头动物每个头都有自己的大脑,都可以自主地控制共享的肢体。

看完《哪吒》 我相信导演是学医的了!

  (图片来自Veer图库)

  但是双头动物中多出来的那个头和那个主要的头通常会有一些区别。它往往会小一些,或者色彩上暗一些。但是一般而言,两个头看起来还是很相似的。同时,还可能存在这样的情况:第二个头生长在身体的一些不可思议的部位,比如可能会在长尾巴的地方长出一个头来。

  那么现实中,这些双头或者多头动物,是否如神话中描述的一样,拥有神奇的力量呢?

  人们发现,别说神奇的力量了,在自然环境中,与正常动物相比,双头动物连活下去的可能性都更小。

  原因在于双头动物智力更低,更容易对危险做出错误的反应。如果一个头看见了危险,而另外一个头没有看见危险,动物的两个大脑就会在下一步如何反应的问题上产生分歧。比如,有两个头的食肉类动物捕获了食物后,到底用哪个头来吃呢。双头动物的一个头试图从另外一个头那里夺取食物时,两个头可能会相互厮杀,甚至会试图吞掉对方。

  研究人员关于双头动物的资料包括:牛、猪、猫、狗、鱼、蛇等,还有一些其他动物。双头现象在龟类动物中比在其他动物中(比如,蛇、鱼)更常见。

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  (图片来自Veer图库)

  三、从哪吒和敖丙看环境和遗传对人的塑造

  个人认为本片中最精彩的设计在于魔丸哪吒和灵珠敖丙的成长经历对比,这里面涉及到遗传和环境对个人成长的影响。如果单单从遗传角度考虑,魔丸哪吒长大后应该成为恶魔,而灵珠敖丙应该是救世主。

  但是,遗传对于人的成长固然重要,环境的影响却不容忽视。

  关于遗传和环境对人的影响,英国伦敦国王学院研究者做过类似的研究。科研人员跟调查了1994年到1996年间的13000多对双胞胎婴儿,分析遗传和环境对于婴儿特性的影响,比如智商、身高体重、健康状况、认知能力等。研究结果表明,遗传和环境因素并不是孤立的,在不同的地区遗传和环境所起到的作用是不同的。

  在英国大部分地区,遗传因素可以解释被调查婴儿60%的行为表现,但是在英国东南区遗传的解释度不到一半,婴儿的成长更多受到环境的影响。遗传和环境对人类的塑造,交织在一起,剪不断、理还乱。哪吒作为魔丸性格顽劣(此处剧透一下,从遗传角度看,他应该不属于李靖的儿子),在成长过程中的确展现出来。作为哪吒的父母李靖夫妇和哪吒的师傅太乙真人对哪吒加以严格管教和善意的引导,最终使得哪吒走向正道,这就是环境对人成长的塑造。反观灵珠敖丙,生性本善,可是在其父敖光和师傅申公豹的影响下,遁入魔道,对钱塘江大开杀戒,这也是环境对人的影响。

  从另一个层面讲,人的大脑会对个人产生很大影响,如智商、认知能力。那么遗传和环境对于大脑的影响,又是如何呢?

  中国科学院心理研究所的杨志博士团队把人静息态时的大脑功能网络分成七大子网络,分别是楔前叶记忆网络、视觉网络、默认网络、额顶控制网络、凸显网络、体感运动网络、背侧注意网络。对200对双胞胎的脑功能研究发现,基因对于单个功能网络的影响较大,比如对额顶控制网络的影响达65%,对楔前叶记忆网络的影响达51%。但是,各个功能网络需要配合才能发挥作用,而网络的配合更多受到环境的影响。比如信息整合、情绪控制、沟通等行为能力受到环境的影响较大。

  因此培养孩子的气质、思维要注重环境因素,这点李靖夫妇做得就不错。尤其是李靖对哪吒说得那一句:你其实是灵珠转世。这积极的心理暗示,可谓改变了哪吒的一生。

  可惜,当年没人对我说:你是爱因斯坦转世。

  参考资料:

  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.

[ 责编:张梦凡 ]
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