胎盤

卵殼膜進化成讓胎兒在子宮內生長的器官

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一億兩千多萬年前,當巨大的恐龍在森林中進行可怕的戰鬥時,一場更安靜的戲劇在前白堊紀的灌木叢中展開:一些毛茸茸的小生物的譜系停止產卵,開始直接生育幼崽。它們是幾乎所有現代哺乳動物的祖先(鴨嘴獸和針鼴是例外,至今仍然產卵)。

使哺乳動物能夠進行活產的是獨特的器官——胎盤,它包裹著正在發育的胚胎,並透過臍帶在胚胎和母體之間傳遞營養和氣體。

胎盤似乎是從絨毛膜進化而來的,絨毛膜是一種薄膜,覆蓋在蛋殼內部,幫助爬行動物和鳥類胚胎吸收氧氣。袋鼠和其他有袋動物擁有且僅需要一個基本的胎盤:短暫的妊娠期後,它們豆粒大小的幼崽在母親的育兒袋中吸吮乳汁完成發育。然而,人類和大多數其他哺乳動物需要一個胎盤,能夠在整個漫長的懷孕期間從母體血液中充分吸收營養。


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最近的研究表明,胎盤的複雜性部分源於其內部不同基因隨時間推移的啟用方式。在胚胎髮育的早期,小鼠和人類的胎盤都依賴於同一組古老的細胞生長基因。但在妊娠後期,即使胎盤的外觀沒有明顯變化,它也會呼叫更新、更具物種特異性的基因。因此,胎盤是為具有不同生殖策略的哺乳動物的需求而微調的:例如,小鼠妊娠三週,一窩產十幾個或更多幼崽,而人類妊娠九個月,只產一個嬰兒。

為了持續超過一兩週,主要作為胎兒器官的胎盤必須阻止母體的免疫系統排斥它。為了做到這一點,胎盤可能會部署一支內源性逆轉錄病毒的僱傭軍——嵌入哺乳動物 DNA 中的病毒基因。科學家們已經觀察到這種病毒從胎盤的細胞膜中萌發出來。病毒可能在安撫母體免疫系統接受胎盤方面發揮關鍵作用,就像它們在幫助一些腫瘤存活方面所做的那樣。

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