這個「同胚」是個拓撲學的概念,就是說「兩個形狀在拓撲學上等價」。
如果你完全沒接觸過拓撲學,你可以試著想象把一個橡皮泥捏成的物體變形為另一個形狀,只要你 不撕開、也不粘合 ,它們就可以被認為是同胚的。簡言之,同胚就是能夠透過連續的變形,讓兩個形狀看起來一模一樣,盡管它們的具體樣子可能非常不同。
如果大家玩過陶藝的話,會註意到,一個泥巴球中間打一個凹陷,透過拉坯制成杯子、罐子甚至是形態非常復雜的工藝品。但是這個過程並沒有發生 撕開或者粘合 ,那麽這個杯子/罐子依舊可以從拓撲學上認為是一個泥巴球。
而如果你要自己做一個帶把手的馬克杯,無論如何拉坯,都無法制成,必須要撕開一個口子或者粘合一個把手。如果你要把一個橡皮泥捏成的馬克杯揉成球,必然會把把手環破壞掉——把手環被黏合封閉了。所以同拓撲學上,馬克杯和杯子、泥巴球不一樣。但是如果單純變形,不撕開或者黏合,馬克杯最終會變成一個環,因為馬克杯的腔體實際上是一個 凹陷 ,而這個凹陷可以被撫平。但那個把手環則是一個真正的 孔 。
好了,透過這個拉坯制陶器的例子,你已經對拓撲學有一個簡單基礎了。說來慚愧,我在學解剖之前對拓撲學一無所知。自從我想明白了拉坯制陶的這個場景之後,我學習組織胚胎學和解剖學就進入了一個全新的世界。
解剖學中的拓撲學思維
學解剖的時候,我們的人衛版教材其實沒有一個提綱挈領的方法論,來幫助完全0基礎的學生們簡化人體的模型,而是生搬硬套的聊起了解剖學歷史和基本方法,因為沒有考點,老師們就一筆帶過直接進入骨學。
但是大二的時候我在油管(那時候國內還可以自由觀看)看了鞏特爾·馮·哈根斯的解剖學課程【Anatomy For Beginners】,站在模特身旁介紹消化道的Lee教授拿出了一個甜甜圈。
他把整個 消化道簡化為一個甜甜圈 ,甜甜圈的一頭開口是嘴巴,另一邊開口則是肛門。中間的孔洞其實就是整個消化道。而外圍的麵包成分則是延續在消化道外的各種組織,包括粘膜下層組織、平滑肌、消化腺等等。 甚至我們的身體也可以簡化成這個甜甜圈 ,我們所有的神經系統、迴圈系統、淋巴和免疫系統、內分泌代謝系統、運動系統都圍繞著這個管子展開。也就是說,人體的復雜結構都是在服務這個消化道。
如果單純從消化道的角度來看,整個消化道就是一個「甜甜圈」。而消化道上各種消化腺體,小如腸腺、唾液腺,大如肝臟和胰腺,都有管道直通消化道的管腔。但這些消化腺的管道,即便分支再怎麽復雜,其實都可以簡化為一個盲管。
所以,與消化道相通的腺體管道再怎麽多,無非是甜甜圈孔壁上一些微不足道的小凹陷罷了,並不增加孔數。
人體在形成的最初階段是一團細胞,然後出現三胚層結構,內胚層向內卷曲,最終會形成腸道。
人體的孔
前面重點著墨寫了消化道這一個孔,人體還有哪些孔呢?
這就要從其他管道來看了:
泌尿道
泌尿道,咱們繼續看簡化模型:
腎臟就是無數個腎元的整合體。其內部就是毛細血管形成的一個血管球,外麵包裹著一個「囊」,血液濾出來的東西被「囊」收集起來,透過細細的管子,配合周圍的毛細血管重吸收和濃縮,進入集合管系統,再進入腎盞,腎盂,經過輸尿管進入膀胱,再從尿道出來。
所以泌尿系統的簡化模型就是一個盲管,開口在尿道口,而後面的管道則有N多個小分支,形成小管系統,其終末端就是包在毛細血管球外面的「囊」。也就是說,泌尿道是盲管,不是孔。
生殖道
男性生殖道相對簡單,睪丸外麵包裹著相對致密的白膜,血液甚至都被血精屏障給嚴密隔開,生精小管都是盲管,他們匯總到附睪
附睪匯總後再由輸精管穿過前列腺,進入尿道,在此過程中,還有精囊腺的匯入。
所以本質上, 男性生殖道又是盲管
女性生殖道則是陰道-宮腔-輸卵管這樣一條路線,本質上看好像還是盲管系統。
然而,輸卵管傘是開放的,也就是說女性生殖道和盆腔是想通的。這就導致一個復雜的情況,所以本質上,女性生殖道這裏是一個獨立的孔,它的路徑可以理解為陰道與外界想通,從一側輸卵管進入盆腔,然後從盆腔進入另一邊輸卵管傘,再回到宮腔,從陰道出來——一個獨立的孔。
肺
雖然肺裏面有無數肺泡,本質上其實還是個盲管。
鼻孔
從人體矢狀切面上看,鼻腔也是一個獨立的孔。
外耳道-咽鼓管
外耳道因為鼓膜的封閉,本質上又是一個盲管,它和咽腔伸出來的咽鼓管隔著鼓膜相望。
眼睛
眼睛的結膜囊本質上又是一個盲管
不過很多人會護士一個很微小的結構,淚小管-鼻淚管系統。
也就是說,眼睛和鼻腔是想通的,這就又加了一個孔。這個淚小管還是Y形的!所以一個鼻淚管就增加兩個孔啊。
人體的空腔
其實從拓撲學上理解人體結構還必須要考慮的結構還有真性的空腔。
解剖學上所謂的「空腔臟器」其實是拓撲學上的「孔」,而不是真的「腔」。拓撲學上的腔,典型例子就是泡泡——在肥皂液的波層囊壁內部,有一個完全封閉的腔室。
像是整個腦脊髓膜,包著腦子和脊髓還有腦脊液
胸膜腔被縱膈一分為二,左右各一,縱膈裏面還有個心包腔
腹腔裏有個腹膜腔,男性的封閉,是一個腔,女性的跟輸卵管傘相通,只算一個孔
意外的相通和封閉
如果你感冒了,鼻子徹底堵住,那麽你可以把鼻腔、鼻咽視作消化道上的一個盲管,孔-1
如果你因為肺內感染導致細支氣管之間出現了一根交通支,那麽樹枝狀的盲管系統一下子就多了一個想通的管子,孔+1
你要是一巴掌被人家打破了鼓膜,外耳道跟咽鼓管通了,孔+1
如果你因為肺內感染導致氣管內形成了一個膿腫,腔+1
如果一側輸卵管阻塞或者宮外孕切除,那麽孔-1
如果你因為細粒棘球絳蟲感染,在肝內形成了一個包蟲囊,腔+N
如果你不幸得了肛瘺,孔+1
甚至是如果你打了一個耳洞,孔+1
穿孔愛好者,孔+N
你要是在某些人家看不到的什麽隱蔽部位打了孔,這孔數咋算嘛!
所以啊,看上去一眼的倆人,因為一些小小的病變、小小的癖好,都會出現不同胚的情況。