怪不得说从P眼塞入食物也能消化吸收

文化 2024-10-02 00:10 中国

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转载自瞻云（zhanyun2028）

不知道你有没有听说过这样的说法，肠道是我们的第二大脑。

其实这种说法不是源于营销号，而是生物学家迈克尔·格申（Michael D. Gershon）[1]。

1907年，解剖学家拜伦·罗宾逊（Byron Robinson）发现肠道神经系统具有相对独立，因此提出了腹脑（或肠脑）的概念[2]。

迈克尔·格申究竟发现了什么？

才会把肠道称为人类的第二大脑？

首先，从结构上——

虽然肠神经系统（ENS）通过交感神经系统(SNS) 和副交感神经系统 (PSNS)与脊髓、大脑建立联系，但它却能独立于中枢神经运作。

例如，大脑通过迷走神经（副交感神经重要组成部分）来控制内脏的运动和感觉，但如果

切断迷走神经，并不影响肠道神经系统的独立工作[4]。

一个人脑死亡后，提供营养躯体的生理功能还可以继续维持，除了其它残存中枢神经系统维持着一定功能外，肠神经系统的独立运转也是功不可没。

从规模上来说，肠道神经系统的神经元个数足足有5亿之多，相当于脊髓的5倍。

肠道神经元（黄色）分布于两类神经节中：

肌间神经丛（较外）和粘膜下神经丛（较内）

对比起人类860亿的脑神经元数目[5]，很有可能大家对5亿神经元没有什么概念，我们不妨纵向对比一下。

秀丽影杆线虫是大脑最为简单的动物之一，神经元仅仅只有300个[6]。

而昆虫神经元的数量级大多在数十万，爬行动物神经元数量级集中在数百万，小型哺乳动物和小型鸟类神经元数目集中在数千万。

一般来说，像兔子、火鸡这样大小的动物，神经元总数才能达到5亿的规模。当然，软体动物中有一个独一无二的存在，那就是章鱼，同样拥有5亿的神经元。

这样来看，人类仅仅肠道就拥有5亿的神经元，已经能够碾压地球上绝大多数动物。

肠神经系统不仅有自己的传入神经元，传出神经元，还有自己的中间神经元，从而可以建立完全独立的反射。甚至这些神经元还能联合起来作为整合中心，控制肠道的蠕动、搅拌，分泌胃肠道激素以及神经递质。

除了大脑可以影响肠道的工作外，肠道同样会影响大脑的工作。

这种互相之间复杂的双向影响，被学术界称为肠脑轴（Gut–brain axis）[7]。

肠脑轴涉及中枢神经系统、交感和副交感神经、肠神经系统、神经递质、内分泌系统、免疫系统、下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)、肠道微生物系统等等的一系列复杂的通路和机制[8]。

这些复杂的相互影响，使得让肠道能够影响到人的食欲、心智、情感，甚至精神状态。

人体总共产生100多种神经递质，仅仅肠道就能产生40种，其中多巴胺占身体的50%，血清素更是占人体的95%[9][10]。

当肠道出现问题，不仅可能发生抑郁症、自闭症，糖尿病相关代谢疾病，甚至发生帕金森、阿尔茨海默症等神经退行性疾病[11]。

从功能和影响上，可以说肠道就是我们名符其实的第二大脑。

然而从演化上来看，甚至可以说肠道才是我们真正的第一大脑。

所有原口动物和后口动物，都有共同的辐射对称祖先，它们很有可能在6.5亿年前，起源于刺胞动物的浮浪幼虫[12]。

由于刺胞动物是两胚层动物，简单得如同一段肠子，曾在过去和栉水母一起被统称为腔肠动物。

他们发展出了最早的网状神经系统，遍布整个腔肠。

不仅腔肠是我们整个肠道的原型，最初的网状神经系统也是肠道神经系统的原型。大脑是在之后数千万年的时间，随着神经系统朝头部集中，才逐渐演化出来的。

难怪弗林德斯大学教授尼克·斯宾塞（Nick Spencer）认为，肠道才应该被称为我们的第一大脑[13]。

甚至可以说，我们神经系统的最初真正本体，就是肠道神经系统。

在动物演化早期，各个系统和器官分化的初始阶段，所有的功能都是紧密联系，互相影响的。

免疫细胞、内分泌细胞很有可能和神经元同源，从而使得神经元诞生的那一刻开始，就具备整合感觉、运动、免疫、内分泌等多种全身性功能的能力。

当神经元发展得越来越多，互相联络起来，神经系统自然而然也就诞生了。由于大脑是后来发展出来的，其实也能解释，为什么肠道的一些基础功能，大脑无法接管和替代。

接下来，我们再从演化的角度来看看，为什么人类肠道神经系统会发展得如此的复杂。

6亿年前的埃迪卡拉纪，一群古老刺胞动物或许因为极端寒冷的生境压力，在浮浪幼虫阶段发展成了底栖的蠕虫状动物。

由于身体变形，它们自然而然发展成了两侧对称生物。同时两胚层身体也发生变化，成了三胚层。

三胚层的出现，使得原来的腔肠演化成了专门的消化管，同时发展出了新的开口，贯穿了整个消化道。

在这个时期，早期的网状神经系统也发生了史无前例的头部汇集，形成中枢神经。汇集在原来开口，演化为头部的就是原口动物。汇聚在后来开口，演化为头部的就是后口动物。

无论原口动物还是后口动物，早期消化道就是非常简单的笔直管道。

不过随着身体结构变得复杂，摄入的食物也更多更丰富，因为消化的需要，消化管发展出了肌肉，从头到尾的结构也不再单一，在形态和功能上都出现了简单的分化。

例如，环节动物已经有了前肠、中肠、后肠的分化，可以对食物进行粉碎、乳化，然后再进行吸收。

5.3亿年前，随着最早的脊椎动物出现，肠道发生了革命性的变化。

从寒武纪开始的进化军备竞赛，使得动物演化得更快、更大、更强，为了消化更多的食物，同时提升消化效率，肠道也在不断升级。

无颌鱼的肠道直而短，不过却在末端膨大形成螺旋瓣而增大消化面积。

从无颌鱼演化成有颌鱼的过程中，肠道不仅通过折叠变得更长，也开始在各段分化出口腔、咽、食道、胃、肠、肛门（或泄殖腔）。

同时，内衬于肠壁上皮的一部分具有分泌功能的细胞，则演化出了特殊的腺体或器官，例如肝脏和胰脏，通过导管和肠腔相通，参与消化吸收。

也就是说，从早期鱼类开始，五脏六腑就已经有了雏形。

在后来演化过程中，不同鱼类的消化道分化各有侧重。例如，肉食性鱼肠道较短，草食性鱼肠道较长，肠的第一部分具有螺旋瓣，从而进一步增加消化面积。

后来所有脊椎动物的消化道，都是在早期鱼类消化道的基础上一步步升级演化而来的。

3.6亿年前，早期四足类登陆，能量和营养需求进一步增加，发展出了更长的肠道，并开始盘绕了起来。

3.4亿年前出现的早期爬行动物，不仅肠道的长度进一步增加，各段的分化还得到进一步细化。肠道内部也出现很多的皱褶，发现出覆盖表面的绒毛，使得消化、吸收面积得到空前增加。

陆生脊椎动物的肠道，很明显地分为细长的小肠，以及短宽的大肠，同时失去了螺旋瓣，主要依靠3种方式来增加面积：

1、增加长度并盘绕起来。

2、向肠腔突出粘膜皱褶和绒毛。

3、肠内皮向粘膜下陷入形成隐窝。

爬行动物的消化系统比起更早的动物复杂得多，但还不算规模庞大。

真正变得极其发达，是2亿年前温血动物逐渐出现之后。

蛇、蜥蜴、鳄鱼等大多数冷血动物，基本上都是吃一餐管一周看，甚至数月，气温降低新陈代谢降低，食量还会大大减少。温血动物则不同，不仅三天不吃饿得慌，排除冬眠类，气温降低时反而需要增加代谢（例如颤栗）来维持体温，食量甚至还可能不降反增。

空前的能量需求，摄食量大大增加，都使得温血动物需要异常发达的消化系统来支持，尤其是对于食草动物来说。

虽然恐龙的灭绝和6600万年前的陨石直接相关，但它们的衰落也和植被的变迁有所联系。1亿多年被子植物崛起，裸子植物衰落。植食性恐龙难以消化木质化程度更高的被子植物，从而造成了种群的衰退。

相对来说，哺乳动物为首的温血动物，演化几乎和被子植物的崛起时间相当，几乎都有复杂的消化系统。

当然，鸟类因为飞行压力，消化道演化得比较短。不过它们的肠道结构，和哺乳动物也非常的相似，明显分为3段，第1段为十二指肠，第2段为小肠，第3段为后肠，相当于哺乳动物的大肠和直肠。

至于哺乳动物的肠道，其复杂性，可以说是动物之最。

以人类来说，在我们胚胎发育的过程，肠道会再现五亿年的进化之旅。

在我们胚胎发育的第20天（第3~4周），内胚层会发生广泛折叠，然后形成消化管（胚胎肠管），消化管分成三个部分，头段为前肠（foregut），尾段为后肠（hindgut），与卵黄囊相连的中段为中肠（midgut）。

其中，前肠分化为口咽、食管、胃、十二指肠上段，肝、胆、胰等配套器官，以及肺部为首的整个呼吸系统。

肺的演化竟然和肠道有关，可能会令不少人吃惊…

其实人类的肺和鱼鳔是同源，共同起源于早期鱼类辅助呼吸的，消化道衍生的囊状结构……以后会拿一期来专门讲述肺的演化。

中肠分化为十二指肠中后段、空场、回肠、盲肠、升结肠，以及横结肠右2/3段。

后肠则分化为横结肠左1/3段、降结肠、乙状结肠、直肠，以及肛管上段。

不同种类哺乳动物肠道的演化，同样受到摄食压力的影响。

一般来说，大型动物比小型动物消化道更加的发达，草食动物比肉食动物消化道更加的发达，主要有两种方案提升消化能力。

其中牛羊等反刍动物发展出了反刍胃，通过不断咀嚼碾磨、胃液消化、共生菌分解，最终实现对纤维素的消化。

另一种，马驴等单胃食草动物则是发展出粗壮的盲肠，同样借助共生菌来消化纤维素。不过由于单胃食草动物消化吸收在大肠，远远不及反刍动物小肠的吸收能力，因此消化吸收能力弱于前者，常常有食粪习性。

整体上来看，体型越大、越是偏向杂食、植食，消化系统更长、规模更加庞大，分化也更加复杂。

在恐龙统治的年代，早期哺乳动物身体都很小，很少纯肉食，除了植食性的主要都是吃植物种子和昆虫、小型脊椎动物的杂食性动物，因此几乎都保留了盲肠。

虽然灵长类也主要是杂食性的，但由于主要是吃瓜果等少纤维素的食物，偶尔摄入纤维素也是为了辅助消化，因此盲肠也发生了退化。

从某种意义上来说，正是灵长类盲肠的退化，才使得人类祖先的消化道朝着肉食性更进一步，为人类直立行走后，化身顶级掠食者埋下了关键的一笔。

提到人类演化的成功，我们总是习惯性的忽视肠道，但它何尝不正是人类成功的最大支持者。

一个正常成年男性的消化道长度大约为6.5米，表面积相当于一个标准足球场，7000多平方米。而且各段肠道不仅有自身不同的分泌、消化、吸收功能，甚至还与免疫系统、神经系统、内分泌系统的功能息息相关。

任何一个脏器发生病变，都足以威胁整个个体的生命。

无论从哪个角度来说，肠道都像是我们的另外一个大脑，除了它不能产生意识。

肠道与动物古老祖先最初的网状神经系统一脉相承，而大脑起源于网状神经系统。从演化角度来看，默默无条件支持你，却从来无怨无悔的肠道，更像是一位默默付出的母亲。

诶，是时候对你的肠胃好一点了。

营养均衡、作息规律、适当运动，不再暴饮暴食，戒掉不良嗜好就是最好的肠胃养护手段。

参考文献：

[1] Gershon, Michael D. "The enteric nervous system: a second brain." Hospital practice 34.7 (1999): 31-52.

[2] Robinson, Byron. The abdominal and pelvic brain. Betz, 1907.

[3] Gershon, Michael D., and Jan Tack. "The serotonin signaling system: from basic understanding to drug development for functional GI disorders." Gastroenterology 132.1 (2007): 397-414.

[4] Li, Ying, and Chung Owyang. "Musings on the wanderer: what's new in our understanding of vago-vagal reflexes? V. Remodeling of vagus and enteric neural circuitry after vagal injury." American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology 285.3 (2003): G461-G469.

[5] Randerson, James. "How many neurons make a human brain? Billions fewer than we thought." The Guardian. Retrieved from http://www. guardian. co. uk/science/blog/2012/feb/28/how-many-neurons-human-brain (2012).

[6] Brenner, Sydney. "The genetics of Caenorhabditis elegans." Genetics 77.1 (1974): 71-94.

[7] Mayer, Emeran A., Karina Nance, and Shelley Chen. "The gut–brain axis." Annual review of medicine 73.1 (2022): 439-453.

[8] Sudo N , Chida Y , Aiba Y , et al. Postnatal microbial colonization programs the hypothalamic-pituitary-adrenal system for stress response in mice.[J]. J Physiol, 2010, 558(1):263-275.

[9] Smitka, Kvido, et al. "The Role of “Mixed” Orexigenic and Anorexigenic Signals and Autoantibodies Reacting with Appetite‐Regulating Neuropeptides and Peptides of the Adipose Tissue‐Gut‐Brain Axis: Relevance to Food Intake and Nutritional Status in Patients with Anorexia Nervosa and Bulimia Nervosa." International journal of endocrinology 2013.1 (2013): 483145.

[10] Martinucci, Irene, et al. "Genetics and pharmacogenetics of aminergic transmitter pathways in functional gastrointestinal disorders." Pharmacogenomics 16.5 (2015): 523-539.

[11] Cryan J F , Dinan T G . Mind-altering microorganisms: the impact of the gut microbiota on brain and behaviour.[J]. Nature Reviews Neuroscience, 2012, 13(10):701-712.

[12] Strathmann, Richard R. "Hypotheses on the origins of marine larvae." Annual Review of Ecology and Systematics (1993): 89-117.

[13] Spencer, Nick J., and Hongzhen Hu. "Enteric nervous system: sensory transduction, neural circuits and gastrointestinal motility." Nature reviews Gastroenterology & hepatology 17.6 (2020): 338-351.

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MjM5MjM1Njc3MQ==&mid=2651827705&idx=3&sn=b7c80c645b4e8fa07ac52dfde15063f1

历史教师王汉周

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