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是什么决定了你的样貌中国科学技术馆

你的脸长吗?宽吗?鼻子大吗?耳朵小吗?额头高吗?

脸是我们身上的一大特征,我们和亲密的朋友以及家人也通过脸来互相辨识。如果你出生时幸运地拥有一张高度对称或非常独特的脸,那么你很可能会成为模特或演员。

但是我们的脸是如何产生的——万一出错时会发生什么?要回答这个问题,我们需要回顾生命的早期阶段。

来自受精卵

和人类一样,世界上大多数动物都有非常容易辨认的脸。它们都具有鲜明的特征,比如大象长长的鼻子,鳄鱼的长鳄和密集尖锐的牙齿,各种形状和大小的鸟喙以及鸭嘴兽独特的吻部。

脸在生命的早期阶段就形成了。令人难以置信的是,产生这些独特脸孔的过程——无论是动物还是人类——是高度保守的(在进化过程中并没有太大变化)。在人类和其他具有脊椎的生物(统称为脊椎动物)中,控制脸孔的基因和相应的生物过程都非常相似。

所有动物和人类都是从受精卵开始发育。受精卵经过成千上万次的细胞分裂,最终构成颅骨、颌骨、皮肤、神经、肌肉和血管等组织,这些组织聚集在一起,形成我们的脸。上面提到的组织都是颅面组织。

脸是胚胎中最早可识别的特征之一,未来的眼睛、鼻子和最终形成上下颌的组织都是在人类妊娠期7-8周左右形成的。

两面融合

脸的形成示意图。将会发育成鼻子和上唇的组织(红色区域),发育成鼻翼的组织(蓝色区域)以及发育成上下颌的组织(绿色区域)在胚胎发育的第四周出现(A图)。到第八周(D图),这些组织迁移、聚合形成了有基本特征的脸。(图片来源:Newinsightsintocraniofacialmorphogenesis,CCBY)

到了人类胚胎发育的第六周,面部的主要融合过程已经发生了——还在发育中的两侧鼻翼组织彼此连接,并与将来的上唇组织融合。这种第一次融合(形成“初腭”)确立了脸部的正确解剖结构,并为下一次主要融合事件——第二次融合,也就是形成硬腭的过程提供结构指导。

硬腭起源于两个独立的“架子”,一个来自胚胎的左侧,一个来自右侧。这些“架子”一起升高并生长成一个连续的结构,最终将鼻腔和鼻窦与口腔分开。(你可以用舌头感受到硬腭——就是你口腔的顶部。)

一旦这些融合过程完成了(大约在妊娠的第9周,仍然是在妊娠的前三个月),脸部的细胞仍然可以动态地移动、重塑,并发挥作用。这包括形成骨架结构,由血管输送氧气和营养物质。由面部肌肉控制眼睛和下巴运动。

有时事情会出错

当然,考虑到这些细胞和组织要处于正确空间所需的复杂性和同步性让人难以置信,所以它们在颅面发育中的出错率比我们想象中的低,这就非常令人惊讶。

在全世界范围内,每年出生的婴儿中有4-8%患有影响一个或多个器官的缺陷。在这些孩子中,75%表现出头部或脸部异常。

任何构成颅骨、面部、血管、肌肉、颌骨和牙齿的细胞都可能出现问题。

但是最常见的颅面畸形之一是腭裂,由于硬腭没有正确融合,这些儿童(全世界大约每个儿童中就有一个)在鼻腔和口腔之间留有较大间隙。

津巴布韦的一个非盈利组织为腭裂修复手术提供资金。(图片来源:AaronUfumeli/AAP)

尽管在第一世界卫生保健系统中,训练有素的整形外科医生可以相对容易地进行整复,但重要持续的卫生保健仍然是必不可少。

像言语治疗和心理咨询等服务也是必不可少的。孩子们还可能需要医学上的帮助来改善听力,因为中耳骨骼的问题往往伴随着其他颅面畸形。

出生后的肌肉缺损矫正手术并不便宜——当然,前提是这种手术和综合医疗保健从一开始就能提供给个人。但在第一世界以外,情况往往不是这样。

了解问题发生的原因

为了减少颅面畸形的严重程度和发生率,研究人员利用动物模型系统——特别是小鼠、鸡、青蛙和斑马鱼的胚胎——试图揭开颅面畸形发生的原因。

在所有颅面畸形中,有25%(至少部分)归因于环境因素,如吸烟、酗酒或吸毒、有毒金属和孕期母体感染(如沙门氏菌或风疹)。

而约有75%与遗传因素有关。由于大多数控制动物颅面发育的基因和控制人类颅面发育的基因是一样的,使用这些动物模型可以有助于我们更好地理解人类上颚是如何发育以及特定基因是如何参与其中的。

最终,这项研究工作可能会提出新的预防和治疗策略,例如给母亲的膳食补充营养和维生素。

B族维生素叶酸就是进行这种营养物质干预的例子。叶酸可以减少神经管缺陷,如脊柱裂。--年,美国出现了叶酸强化食品,使得严重神经管缺陷减少了25-30%,这显然是新生儿及其家属有意采取营养强化的特殊结果。

通过更深入地了解影响脸孔发育的基因过程,我们将会发现更多对其有益的因素,这些有益因素可以为孕妇提供参考,从而避免一些可能的颅面畸形的情况出现。

作者:SebastianDworkin

翻译:黄静

审校:王艺静

引进来源:theConversation

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