你會用肛門呼吸嗎?以後肛門呼吸能救你的命呢…

你是否還記得你初來這個世界時做的第一件事是什麼?

不記得了?再想想!深吸一口氣!



沒錯,就是呼吸,這所有人與生俱來的本能。當你還在媽媽肚子裡時,媽媽的循環系統帶來了富含氧氣的新鮮血液,你通過胎盤和臍帶從母體獲取氧氣;而當你呱呱降生時,雖然肺部還充滿著液體,但本能驅使你開始有規律地控制氣體進出肺部,完成了人生首次自主呼吸。我們所說的嬰兒第一聲啼哭,其實就是你在大聲昭告天下,“從現在開始,我的呼吸我做主!”。



還不能靠自己呼吸的時候

也正是從這一刻起,肺成為了烙印進我們大腦中無可替代的重要呼吸器官。

但如果我告訴你它也許不是唯一答案,你的肛門除了放屁也可以呼吸,還能救你的命,你又將作何感想?



2024年9月,日本學者武部貴則教授領銜的科研團隊正是憑藉著“發現許多哺乳動物原來可以通過肛門呼吸”,這一乍聽以為他們在搞笑,細思還是不確定他們是不是在搞笑的驚人成果,一舉摘下了2024年度搞笑諾貝爾生理學獎。


日本人在搞笑諾貝爾獎這塊確實是太厲害了 圖源:共同社


2024搞笑諾貝爾獎我們還講過《北半球的人頭髮旋兒順時針?南半球逆時針?》這個

且不論這項研究成果會對我們的世界觀造成何種衝擊,其實“用肛門呼吸”在動物圈還真不是什麼稀罕事兒。


肛門呼吸的並不是奇葩

我們通常所說的呼吸大都指的是通過氣管和肺完成的“外呼吸”或“肺呼吸”,但自然界中萬千生物體的呼吸形式又怎會侷限於此,它們開展氣體交換的部位也多種多樣。

所謂用肛門呼吸,其更準確的表達應該是通過肛門的腸內呼吸(Enteral respiration Via Anus),簡稱EVA。簡單來說就是氣體通過肛門進入體內,然後在富含毛細血管的腸道系統或其附屬結構中進行氣體交換的另類呼吸方式。

這其中最出名的代表當屬海參。海參在腸道末端泄殖腔處生有一對幾乎和自身等長,上有無數細小分支的特化呼吸器官,因其外形似樹而得名“呼吸樹”。


海參會噴出自己的內臟,來迷惑敵人並趁機逃脫,只需50天左右,就長出完整的內臟和體壁。下圖源:YouTube


海參正是通過自己的肛門將富含氧氣的新鮮海水吸入體內,再利用“呼吸樹”的薄壁管狀組織進行氣體交換,最後將海水通過肛門排出體外,完成一次呼吸。所以當你在菜場看到一隻肛門正高頻率吸水和吐水的海參時,其實就好像魚類浮到水面大口呼吸,是水體缺氧的表現,它正在拚命從海水中獲取氧氣自救呢。順便說一句,呼吸樹也確實是海參的排泄器官。


呼吸和排泄是一個口嗯嗯 圖源:YouTube


除了海參,還有類大家都很熟悉的動物,也可以通過肛門進行輔助呼吸,那就是龜類。早在1733年的文獻中,科學家就曾提到,在解剖一些淡水龜類時發現這些龜的泄殖腔上長有一對奇特的袋狀結構,即我們現在所說的泄殖腔囊(cloacal bursae)。但在之後的200多年間,人們對於淡水龜類體內這對泄殖腔囊的作用卻始終一頭霧水。直到近幾十年,通過更系統地顯微觀察和實驗研究,人們才開始慢慢揭開它的神秘面紗。


[2]的位置就是


在顯微鏡下,泄殖腔囊的內側遍佈微小的絨毛狀構造,這些絨毛內部血管密集,且表面還存在更細小的分支,進一步增大了與外界的接觸面積,為開展高效氣體交換打下了紮實的基礎。當這些龜在水下時,它們會通過腹股溝的肌肉收縮將大量新鮮的淡水由肛門泵入泄殖腔囊,密佈絨毛的泄殖腔囊此時就成了理想的氣體交換場所。而這種呼吸的頻次可以達到每分鐘15-60次不等。


密佈絨毛的泄殖腔囊


但值得注意的是,龜類擁有不止一種水下呼吸方式,它們也可以通過富含毛細血管的咽喉部或皮膚來進行氣體交換,且不同龜類對於肛門呼吸的利用情況也不盡相同。有的龜只是通過它減少自己到水面換氣的頻次,降低自己被捕食的風險;有的主要在水下冬眠時才依靠它來熬過水面被冰封的寒冬臘月;有的龜則會將它作為自己水下活動時的重要供氧手段,例如生活在澳大利亞的龜,似乎特別擅長此道,白喉癩頸龜、費茲洛河龜都是其中的佼佼者,它們在水下獲取的近半數氧氣均來自於肛門呼吸,甚至可以數天不到水面換氣。


白喉癩頸龜和費茲洛河龜 圖源:zoochat;animalia.bio


此外,也並非所有的龜類都有泄殖腔囊,目前來看,這種奇特的構造主要存在於淡水龜類中,而生活在海洋或汽水環境中的龜則不具備,換成誰也不希望鹹鹹的海水從自己的後面長驅直入吧(除非你是海參)。主要在水底活動的動胸龜科成員(俗稱蛋龜)在漫長演化中放棄了泄殖腔囊,這也許和泄殖腔囊也是龜在游泳時的重要浮力來源有關。


也會水底吐泡泡的海龜 圖源:YouTube


說到這裡,你應該不難發現,這些用肛門呼吸的動物都和水生生活有著千絲萬縷的聯絡,那魚呢?它們也會用肛門呼吸嗎?還真被你猜對了!

和龜類不同,作為高度依賴水中溶氧的魚類,為了儘可能高效地從水中獲取氧氣,魚類的水下呼吸方式在漫長的演化歷程中發生了多次變化,這其中就包括嘗試利用肛門來進行呼吸。據不完全統計,目前已知魚類中有超1500種魚會通過自己的食道、胃等消化系統器官來輔助呼吸,其中近300種魚類會使用腸道來呼吸。在這些兼職呼吸功能的區域,大都出現了諸如組織壁變薄、血管變密集等適應性變化,來最大程度地滿足從水體中獲取氧氣的需求。


在養泥鰍的水面看到的小氣泡,就是泥鰍通過肛門排出的氣體


比如泥鰍,為了適應在河底淤泥這樣的低氧環境中生存,它們腸道末端只有一層非常薄的上皮細胞,非分佈著大量的毛細血管和紅細胞,當水從肛門進入到腸道時,它們便會使出渾身解數從中獲取氧氣。


泥鰍會放屁的!


所以搞笑諾貝爾獎在搞什麼?

也正是受此啟發,2024搞笑諾貝爾獎武部貴則教授團隊才會想到要在哺乳動物中開展相關研究。要知道,哺乳動物的直腸,尤其是靠近肛管的部分,黏液層較薄且血管豐富,似乎也具備了“呼吸”的潛質,那包括我們人類在內的哺乳動物是否也能圓一個用肛門呼吸的夢呢 ?

實驗結果證明,完全有可能!



科研人員首先在老鼠和豬身上誘發1型呼吸衰竭,然後向對象直腸內實施氣態氧氣通氣(g-EVA)或含氧全氟碳液體通氣(I-EVA),結果不管是輸氣還是輸液,都大大提升了體內循環系統的含氧量,緩解了呼吸衰竭的症狀。2023年,他們在一頭處於缺氧狀態的豬上再次嘗試此法,也取得了積極的效果,並且沒有出現任何嚴重的副作用!


他們在人和豬身上進行的實驗


新冠疫情期間,體外膜肺氧合治療(ECMO)引起了廣泛關注,但隨後全球許多醫院都出現了呼吸機短缺的情況,也有病人因使用ECMO而出現肺功能紊亂、血栓症等嚴重副反應。


ECMO


如果未來肛門呼吸治療這項技術能進入臨床實驗,並最終得到廣泛應用,也許類似的悲劇就不會重演了吧,所以現在你還會覺得他們只是來搞笑的嗎? (中國國家地理探索)