人類腸道盤曲的奧秘

侯安山

蜿蜒盤旋——腸道的結(jié)構(gòu)

腸道是人體最重要的消化器官之一，大部分位于腹腔的中下部。人們經(jīng)口攝入的所有食物，都要在腸道內(nèi)依次經(jīng)過(guò)小腸（分為十二指腸、空腸和回腸3 部分）、大腸（大體分為盲腸、闌尾、結(jié)腸、直腸和肛管5 部分）進(jìn)行分解、消化和吸收，所剩殘?jiān)纬杉S便從肛門排出，完成人體所需營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分的攝取。

你知道人的腸道有多長(zhǎng)嗎？成年人的小腸和大腸加起來(lái)的長(zhǎng)度為7～8米，相當(dāng)于人體身高的4倍左右。如此之長(zhǎng)又十分柔軟的腸道，是如何擺放在體積相當(dāng)于半個(gè)學(xué)生書包大小的腹腔內(nèi)呢？而且，在這個(gè)過(guò)程中，腸道既不能擰扭也不能擠壓，實(shí)在是一個(gè)不小的難題。

好在人體的“建筑師”十分盡職，所依據(jù)的“圖紙”（基因序列）也早就對(duì)此做好了精細(xì)設(shè)計(jì)。在人類胚胎發(fā)育早期，腸道僅僅是一段與胃泡（胃的初始期）連接的直管。隨著腸管的快速延長(zhǎng)，為合理利用腹腔內(nèi)有限的空間，只能逐漸盤曲起來(lái)，而且這種盤曲也不能是雜亂無(wú)章的。于是，腸道中最長(zhǎng)的小腸部分（6 米左右），便像植物懸空的螺旋狀抓須（攀緣植物用于纏繞在其他物體上的繩狀細(xì)條）一樣，全都沿著逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，逐漸在腹腔內(nèi)盤成了左右上下的螺旋狀，蜿蜒布局在結(jié)腸的門字形框架內(nèi)，在右下腹與結(jié)腸的回盲部（回腸末端與盲腸交接的部位）連通。

螺旋狀盤旋的藤蔓

腸道的大體走向

小腸的這種螺旋狀盤曲可以有效地減少腸道的大角度折彎，使在胃內(nèi)已基本消化成糊狀的食糜，在腸道內(nèi)的流轉(zhuǎn)不僅順暢無(wú)阻，還能保證食糜隨著腸道規(guī)律蠕動(dòng)，在所有腸段內(nèi)緩緩地單向勻速前行，流動(dòng)速度既不過(guò)快也不過(guò)慢，保證了腸道能對(duì)食物中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和水分充分消化吸收。

人體倘若攝入的食物變質(zhì)或不潔導(dǎo)致胃腸發(fā)炎，為迅速將有害物質(zhì)排出，胃部會(huì)急劇收縮產(chǎn)生嘔吐；腸道也會(huì)加大收縮運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度和頻率，從而導(dǎo)致腹痛、腹瀉。所以腹痛、腹瀉雖然很難受，但也是人體的一種自我保護(hù)機(jī)制。

有關(guān)腸道逆時(shí)針盤旋的推測(cè)

水流的漩渦

為什么小腸的螺旋狀盤曲都是逆時(shí)針進(jìn)行的？這也是生物科學(xué)界探討了多年的一個(gè)科學(xué)之謎。腸道盤曲是根據(jù)消化的需要，早在5 億年前的寒武紀(jì)——早期脊椎動(dòng)物形成時(shí)期就已經(jīng)開始了。而對(duì)于盤曲的方向，生物學(xué)家普遍認(rèn)為可能與地球的自轉(zhuǎn)方向所形成的慣性力有關(guān)，如同植物的卷須或攀緣以及水流的漩渦都是沿著一個(gè)方向進(jìn)行一樣。

但北半球的慣性力是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，南半球的慣性力是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，據(jù)此現(xiàn)象就無(wú)法解釋為何在南半球出生的人，其腸道的盤旋仍然是逆時(shí)針進(jìn)行的。于是人們認(rèn)為，或許在人類進(jìn)化史上腸道盤旋是在北半球初始形成的，經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的進(jìn)化適應(yīng)，逐漸銘記在遺傳密碼上不再更改。于是人類無(wú)論孕育在地球的哪個(gè)角落， 其腸道便都是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)了。

新發(fā)現(xiàn)——腸道逆時(shí)針盤旋的遺傳機(jī)制

近期，來(lái)自美國(guó)康奈爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)破解了腸道逆時(shí)針盤旋的遺傳機(jī)制，發(fā)現(xiàn)了控制腸道旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)錄因子Pitx2 及其作用過(guò)程。該研究成果對(duì)于理解器官形成的基本機(jī)制具有重要意義，并為預(yù)防和診斷新生兒先天缺陷提供了線索。

人類腸道的逆時(shí)針盤旋規(guī)律一旦被打破，例如因基因突變而發(fā)生節(jié)段性順時(shí)針盤旋發(fā)育，勢(shì)必會(huì)造成因腸道盤曲混亂而導(dǎo)致銳角折彎、腸套疊等病變，最終導(dǎo)致消化不良或腸道缺血性壞死，乃至造成新生兒“逆轉(zhuǎn)者昌，順轉(zhuǎn)者亡”的現(xiàn)象。好在現(xiàn)代醫(yī)療科技的發(fā)展已可以實(shí)施手術(shù)干預(yù)，將患兒混亂的腸道在腹腔內(nèi)重新擺布，使患這一類罕見病的新生兒獲得新生。

有人將人體比作精密運(yùn)行的機(jī)器。每個(gè)部分各司其職又相互配合，而且每個(gè)器官的構(gòu)造細(xì)細(xì)探究起來(lái)都可以稱得上是巧奪天工，每一處細(xì)節(jié)里都鐫刻著人類進(jìn)化的歷史，蘊(yùn)含著大自然的智慧。

（責(zé)任編輯 / 張麗靜 美術(shù)編輯 / 周游）