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为什么人嘴是横的,肛门是圆的,尿道口/阴户口是竖的?

 杞乡青年 2022-05-19 发布于宁夏

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转载自 瞻云(zhanyun2028

人的肛门有着6.5亿年的历史,嘴有着5.35亿年的历史,尿道、阴户大约有1.6亿年的历史。
无论哪一种组织器官,都不足以用它现在所具有的附加功能来解释它们的起源。


01

生物早期的嘴是什么样的?
大约在6.5亿年前后,随着刺胞动物(水母等)的出现,动物们诞生了最早的口,这便是原口。
再之后,才进一步分化出了原口动物和后口动物。

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人类最早后口动物祖先,5.35亿年前的皱囊动物

原口从刺胞动物演化出来时,既是口也是肛门。
原口动物,直接把它作为口用,再开了一个肛门。
而后口动物,则把原口作为肛门用,再开了一个口。
无论开口方式怎么样,圆管状都是生物力学上最为优秀且基础的结构。
哪怕直到今天,所有动物的消化道主体结构依旧是圆管状的。
即便能拉出方形便便的袋熊,消化道也是圆管状的。
只不过它的其消化道很长,肌肉厚度不同,且肌肉不规则收缩,从而最终塑造出了方形便便。

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袋熊和它的便便

动物嘛,最大的人生目的就是吃和繁殖。
因为吃和繁殖,各自在不同的环境塑造下,嘴和生殖器附件结构发生了生物力学的不同变化。
认为动物大多数嘴都是横的,其实是最大的误解。
切确的说,只有陆生脊椎动物(甚至不能推广到所有鱼类,更不用说整个脊索动物)的嘴才主要是横的。
虽然大型动物主要分布在脊椎动物亚门,但作为亚门其实仅仅是动物中的一个小分支而已。
大量动物原始的圆嘴就不说了,以最大的节肢动物门(占动物总数的80%以上)来说,仅仅昆虫(占动物总数的50%)便有:
什么咀嚼式(蝗虫)、虹吸式(蝴蝶)、嚼吸式(蜜蜂)、刺吸式(蚊子)、舐吸式(苍蝇)……
因为丰富的生境压力,从而演化出了丰富的口器。

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哪怕更原始的节肢动物,虾蟹的口器,你甚至说不上究竟是横的还是竖的。

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即便节肢动物的远祖奇虾(也有观点认为奇虾尚还不是节肢动物),那口器也绝对一副外星生物的样子,谈不上什么横竖。

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至于归类同样长期说不清的欧巴宾海蝎,这口器估计横竖都可以。

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那为什么人类的嘴就是横着的呢?
不得不先说说脊索动物的演化。
提到脊索动物,不得不想到一个极端的例子,放弃了头部直接营固着生活的尾索动物躺平大师——海鞘。

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这货完全依靠浮游生物和有机物维持生命,连嘴都丢掉了。
脊椎动物的发展方向倒是正常很多,但早期也只能是原始的圆嘴,最多只能再圆嘴的基础上,加一些特殊的附件,例如圆口纲的七鳃鳗。

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毕竟七鳃鳗结构简单,要生活只能利用尖牙固定在鱼类身上了。

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相比起盲鳗那种直接钻入体内取食内脏的,算是很不粗暴了。
那脊椎动物是什么时候出现横着口裂的嘴呢?
当然是有颌鱼类的诞生。
4.3亿年,早期鱼类演化出了初始全颌鱼。

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从此以后,所有的脊椎动物都有了横着的口裂。
下颌是通过第一鳃弓演化而来。

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而各种鳃弓又是从原始后口动物鳃孔演化而来。
题主猜测嘴裂是横的,是因为竖着食物会掉落。
然而,根本原因是初始全颌鱼是由第一鳃弓诞生的下颌,本身就只能在下方。
那为什么只能在下方呢?
因为鱼类生活在海洋里,中枢神经和眼睛都是集中在头部,鱼在水中依靠的是流体力学,所以演化成了梭形,为了保证优秀的生物力学的属性,鳃弓不可能单独出现在某一侧或头顶,而是只能出现在下方。
但如果生境选择足够的复杂,哪怕在有下颌的基础上,也能演化出稀奇古怪的嘴部形状。

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哪怕陆生的食蚁兽,都能再次特化成偏圆管的嘴部。

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它其实依旧还有小小的嘴巴在前段,但继续特化并不排除未来会消失的可能。
总的来说,第一鳃弓决定了脊椎动物口裂的基础。
同源异型基因Hox基因控制着生物身体的一部分变形,Hox基因控制着早期与鱼类鳃弓的形成。Hox基因受到抑制后,反而促进了颌的发育。
作为初始全颌鱼的后裔,后来所有动物的嘴都只能在原来颌拱的基础上添砖加瓦,横裂的基础自然无法改变。人类作为脊椎动物之一,嘴自然也只能是横着的了。

至于肛门。
亿万年来,肛门仅仅只有排泄的作用,无论对于固体还是液体,圆管状永远是最为畅快的。
所以从来都只是圆的。甚至人类因为直立行走,坐便时直肠的天然弯曲变成了90°,从而不再顺畅变得更加容易便秘,那是后话了。

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02

讲完嘴和肛门,最后终于到了生理课环节了。
生殖器的演化,的确很有学问。
鱼类和蛙类主要在水中受精,所以一般只有原始的泄殖腔。
但生物演化嘛,总是有例外存在。
3.8亿年前,盾皮鱼中的小肢鱼演化出了最早的两性繁殖 。
小肢鱼的生殖器与腹鳍同源,受精时精液顺着沟槽进入雌性体内。

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后来的软骨鱼大多数演化出了阴茎(抱握器clasper),例如一些鲨鱼和鳐鱼。

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像外星人的白鳐:左雄右雌
不过陆生脊椎动物,是属于硬骨鱼梦幻鬼鱼(或近亲)这一支演化而来,所以人类的生殖器和软骨鱼生殖器的演化渊源关系不是很大,毕竟硬骨鱼进化成肉鳍鱼时依旧还是卵生。
一直发展到一些两栖动物(例如尾蛙),才有了外生殖器的起源。
到了最早的羊膜动物Casineria kiddi诞生时,陆生脊椎动物便有了阴茎。

爬行动物的阴茎,主要朝着两个方向演化。
早期陆生动物和鱼类一样只有生殖、排泄共用的泄殖腔。而陆生动物没有鱼鳍可用,自然只能在泄殖腔的基础上进行演化。
第一种:蜥蜴、蛇类的半阴茎。

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半阴茎成对存在,平时收纳在成对盲端结构中,性兴奋时才充血外翻。
相比起其它脊椎动物,有鳞目半阴茎进化的速度比其它动物快了6倍,或许是因为交配时不容易抓握吧。

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蛇的版引进五花八门 ,很多都有倒刺

蜥蜴、蛇类的“阴茎”,也仅仅只能通过沟槽输送精液,所以才被称为半阴茎。
第二种,龟和鳄的阴茎起源于泄殖腔腹侧的肛窦,交配时可以直接伸出。

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乌龟丁丁这个规模,而且还具有海绵体,可能是为了方便进入背壳内。
不同雄性动物的丁丁千奇百怪,最主要的驱动力还是在环境、两性关系下的雄性竞争。
千奇百怪的丁丁也会让雌性的生殖器或泄殖腔,发生适应性的变化。
例如, 鸭子是一种雄性竞争很强的鸟类。
为了和雌性强制交配,雄鸭更是演化出了螺旋形的长阴茎。因为雄性间的性竞争越来越强烈,导致阴茎也越来越长。

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雌性则在演化过程中,出现了迷宫般的“阴道”以制衡。
反而导致雄性间的性竞争越来越强烈,阴茎也越来越长,朝着更长、更螺旋的演化方向一去不回头了……
由于雄性的丁丁更容易研究,所以对不同雄性丁丁的样子人类掌握得较多,而对雌性泄殖腔的样子,人类则掌握得较少。
例如,乌龟的龟头有各种各样的样式:
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你甚至想象不出雌性泄殖腔的样子,尤其是弗罗里达鳖的:

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雄性弗罗里达鳖龟头,适合某些狂热教徒的宗教崇拜

而其它的绝大多数鸟类,交配过程往往是一对一,不存在竞争性,雄性生殖器反而退化了,仅仅只剩下泄殖腔。
尤其是飞行交配的“泄殖腔吻”,反而无阴茎会更加的有利。
当然,无论蛇、乌龟,还是鸟类,它们都是蜥形纲一脉,哪怕有阴茎,也都只有沟槽,并没有形成输送精液的管道。
哺乳动物雌雄生殖器附件,至少可以追溯到1.8亿年前。
原兽亚纲的卵生动物鸭嘴兽,和人类在1.8亿年前拥有共同的祖先 。
作用单孔目动物,鸭嘴兽具有的也是泄殖腔,雄性泄殖腔内同样隐藏着较小的阴茎。和之前的爬行动物最大的不同,在于鸭嘴兽的阴茎已经形成了圆管状。
而单孔目的雄性针鼹拥有两个阴茎,共计4个头,同样被认为是雄性竞争的产物。

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雄性针鼹每个阴茎交替使用,每次一个阴茎进入雌性泄殖腔后,两个头分别进入子宫延伸出来的分叉阴道。
针鼹不仅可以在没有停顿的情况下射精10次,而且精子还会抱成100个精子的的团体,具有更强的运动能力 。
一般来说,原兽进化成了有袋类和真兽。
不知道针鼹和有袋类在进化上的联系是如何的,总之,所有的有袋类雄性都有两个阴茎。

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雌性都有三个阴道,其中两个输送精液,中间的作为产道。

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其实有袋类的两个阴茎,其实本质上还是一个,只不过头部分叉,可以分别进入雌性两个分叉的阴道。
本质上,这应该是源于雌性生理结构从祖先继承的一对卵巢和子宫系统。
我们知道,虽然袋鼠为首的有袋类是胎生,但由于没有胎盘,不得不提前生产进入育儿袋。他们后代生产质量是低于真兽的,所以就必须从数量上取胜,也即相对于真兽来说,它们属于R策略。
通过两个子宫,所以有袋类能够孕中在孕,无缝衔接生儿育女。
雄性袋鼠要竞争,自然只能演化出分叉的阴茎。本质上也是两性博弈+雄性竞争的结果。
袋鼠能在澳洲泛滥,本质上还是繁殖力旺盛。
哺乳动物进化出真兽亚纲之后,由于成了典型的K策略,讲究后代的精益求精。所以保留了一个子宫,以保证胎儿完全发育。一个胎儿只需要一个合格的精子,雌性对雄性的选择也更加精益求精。
在交配上,其它哺乳动物,主要依赖五花八门的阴茎骨。

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这是环境和种群差异,导致了不同的演化结果。
人类退化了阴茎骨,则更可能是对心肺功能的考验,当然也并不排除偶然退化掉了阴茎骨,毕竟生物演化某些时候也是具有巧合性的。
汇总一下,动物的丁丁演化:

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无论雌性动物的泄殖腔还是阴道,动物要繁衍生息,雄雌生殖器自然是配套的。
所以,各种动物的泄殖腔或阴道应该也是在圆管主体结构的基础上,有着更多的变化。
最后再来谈谈尿道和阴道口竖着的问题。
女性尿道口应该是圆或者椭圆的,之所以看起来像是竖的,应该单纯外部应力的作用。倒是男性的尿道口是竖的,主要还是在于男性尿道口是在海绵体龟头下方愈合的,在胚胎发育中后出现出,如果先天愈合不完整会出现尿道下裂。

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除此之外,细长的口,既有利于射精,也有利于致病菌的防御。总的来说,男性竖状的尿道口是有演化压力的。
至于女性阴道口所谓的竖,单纯也是误解。

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之所以误解为竖,还是和外界应力有关。例如菊花完全不受压力的情况下是圆的,但在人站立状态下受到挤压也就变成了一条缝。
真正看起来阴道口是竖的,应该是大小阴唇是竖的原因。
为了生产,女性的阴道和尿道都很短,所以很容易受到致病菌的感染。
在自然选择下,女性阴道内不仅演化为酸性环境(可灭杀有害菌),而且还有自己的益生菌群,大小阴唇更是有屏蔽致病菌的作用。
在过去两亿年的时间里,不知道多少雌性哺乳动物感染死亡,在不断的自然选择下,才诞生了如今女性的生理结构。
但哪怕如此,女性尿道、阴道被感染的概率也比男性大多了。
外阴结构为什么是竖的?
从胚胎发育的角度就能完全解释,根本无需牵强附会任何东西。

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胚胎发育具有一定的反演,胎儿的性器官发育早期会经历“泄殖腔”阶段,在雌激素的作用下,最终愈合成阴道下段和外阴,所以泄殖腔愈合过程,就注定了外阴为竖的形状。
会阴形成之时,肛门和泌尿生殖孔也随之发生分离。
女性阴蒂海绵体和男性阴茎海绵体也是同源,大小阴唇分部在阴蒂左右,其实和阴蒂方向也具有很大关系。

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虽然单纯从排泄的液体流向来解,不至于完全错误(毕竟排泄不畅,也会增加感染的概率)
但并不足以解释,生殖结构的发育和演化渊源。
实际放在整个动物界,五花八门的嘴/口器,以及五花八门的生殖器,都是大量存在的。
进化渊源在1.6亿年内的真兽亚纲,具有较多同源性而已,毕竟是一个亚纲的动物。
题主之所以觉得自己观察到大多数,是因为他的目光主要局限在哺乳动物,并在不追溯演化渊源的基础上,进行了一定的强行解释。
更何况,虽然外观上,人的嘴是横的,肛门是圆的,尿道口/阴户口是竖的。
但它们的内部通道都是圆管状的,真正形状各异的,其实都是通道外的附件。
生物自身乃至于各类器官的体型,终究是生物力学的长期雕刻,在不同的生境和繁殖压力下,最终演化出了各异的口器和生殖器,并一代代的传承,主要被同源异形基因Hox所控制。

参考文献:

Copulation in antiarch placoderms and the origin of gnathostome internal fertilization[J]. Nature, 2015.
Zhou Y , Shearwin-Whyatt L , Li J , et al. Platypus and echidna genomes reveal mammalian biology and evolution[J]. Nature, 2021.
Jane C. Fenelon;Caleb McElrea;Geoff Shaw;Alistair R. Evans;Michael Pyne;Stephen D. Johnston;Marilyn B. Renfree; The Unique Penile Morphology of the Short-Beaked Echidna,(2021).

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