Роды против стабильности тазового дна
Роды у человека проходят сравнительно тяжело из-за того, что головы младенцев велики относительно размеров родового канала. Эта тесная «фетопельвическая» пропорция повышает риск затруднённых родов, что, в свою очередь, может иметь серьёзные последствия для матери и ребёнка. Долгое время считалось, что бипедализм (прямохождение) препятствует дальнейшему расширению человеческого таза.
Эволюционные антропологи из Венского университета и их коллеги представили доказательства иного объяснения в журнале PNAS. Более широкий костный тазовый канал ухудшает способность мышц тазового дна поддерживать плод и внутренние органы и предрасполагает к недержанию.
Человеческий таз одновременно подвержен акушерскому отбору, благоприятствующему более просторному родовому каналу, и противоположной силе отбора, благоприятствующей меньшему каналу. Предыдущие работы учёных из Венского университета позволили понять этот эволюционный «компромисс» и его связь с высокой частотой затруднённых родов у современных людей. Однако оставалось неясным, в чём преимущество узкого родового канала, учитывая его недостаток для родов. Ранее считалось, что меньший канал полезен для эффективности бипедальной локомоции. Менее популярное объяснение — он улучшает функциональность тазового дна. Мышцы тазового дна играют ключевую роль в поддержке внутренних органов и тяжёлого плода, а также в поддержании континенции (удержании). Более широкий тазовый канал увеличил бы деформацию тазового дна под давлением, повышая риск его расстройств, таких как пролапс органов и недержание. Однако эту «гипотезу тазового дна» было сложно доказать.
Команда эволюционных антропологов и инженеров из Венского университета, Института эволюции и когнитивных исследований Конрада Лоренца и Техасского университета в Остине (США) использовала новый подход для проверки гипотезы. Исследователи под руководством Кати Стэнсфилд и Николь Грунстра смоделировали методом конечных элементов (Finite Element) человеческое тазовое дно с разной площадью поверхности и толщиной и изучили его деформацию в ответ на давление.
«Анализ методом конечных элементов позволил нам изолировать влияние геометрии тазового дна, контролируя другие факторы риска, такие как возраст, количество родов и слабость тканей», — говорит Стэнсфилд. Этот подход также позволил смоделировать размеры тазового дна в более широком диапазоне, чем наблюдается в популяции, «поскольку естественный отбор может предотвращать появление таких "экстремальных" размеров именно из-за недостатков для функциональности тазового дна», — объясняет Грунстра.
Как и предсказывала гипотеза, более крупные тазовые дна деформировались непропорционально сильнее, чем меньшие. «Наши результаты подтверждают, что меньшие тазовые дна — а значит, и меньшие родовые каналы — биомеханически выгоднее для поддержки органов и плода, несмотря на их недостаток для родов», — говорит Стэнсфилд.
Исследователи также обнаружили, что более толстые тазовые дна лучше сопротивлялись изгибу и растяжению, что частично компенсировало увеличение деформации из-за большей площади. Почему же естественный отбор не привёл к более широкому родовому каналу, облегчающему роды, вместе с непропорционально более толстым тазовым дном, компенсирующим лишнюю деформацию?
«Мы выяснили, что более толстые тазовые дна требуют значительно более высокого внутрибрюшного давления для растяжения, которое необходимо во время родов», — говорит Грунстра. Давление, создаваемое роженицами, — одно из самых высоких зарегистрированных внутрибрюшных давлений, и его, вероятно, сложно ещё увеличить. «Невозможность вытолкнуть ребёнка через сопротивляющееся тазовое дно также осложнила бы роды, и мы считаем, что обнаружили второй эволюционный компромисс — на этот раз в толщине тазового дна», — заключает Грунстра.
«И размер родового канала, и толщина тазового дна, по-видимому, являются эволюционными "компромиссами", навязанными множеством противоположных сил отбора», — говорит соавтор Филипп Миттереккер.