生命与进化最新研究：容易噎着这个进化bug
生命与进化最新研究：容易噎着这个进化bug19岁的笑笑在去往朋友家的途中买了一杯珍珠奶茶，不料，她把奶茶中的3粒珍珠吸入了气管，窒息而亡[2]。然而，并不是每一个人都像吉米一样有惊无险。图源：pixabay.com吉米随后被迅速送往医院，途中他出现了两次短暂的癫痫发作。到达医院时，吉米有明显的脑水肿和肺水肿迹象。他被直接推进了手术室，医生采取了气管插管和通气处理。此外，医生还实施了支气管镜检查以确保没有食物残留。在重症监护室待了5天，经过一系列检查和观察后，吉米平安出院了。
那是一个阳光明媚的午后，2岁的吉米与家人一起在公园玩耍[1]，一切都那么宁静祥和，直到吉米吞下了一颗葡萄。
葡萄堵塞了他的气管——吉米窒息了。
家人采取了海姆立克急救法，但是没有奏效。吉米很快奄奄一息，失去了知觉。
家人随即抱起吉米冲向了公园尽头的一所住宅，并呼叫了救护车。万幸的是救护车就在附近，几分钟后抵达现场。医护人员发现吉米停止了呼吸，立即采用喉镜取出了葡萄，吉米恢复了自主呼吸。
图源：pixabay.com
吉米随后被迅速送往医院，途中他出现了两次短暂的癫痫发作。到达医院时，吉米有明显的脑水肿和肺水肿迹象。
他被直接推进了手术室，医生采取了气管插管和通气处理。此外，医生还实施了支气管镜检查以确保没有食物残留。在重症监护室待了5天，经过一系列检查和观察后，吉米平安出院了。
然而，并不是每一个人都像吉米一样有惊无险。
噎食——死神的魔爪19岁的笑笑在去往朋友家的途中买了一杯珍珠奶茶，不料，她把奶茶中的3粒珍珠吸入了气管，窒息而亡[2]。
92岁的凯瑟琳奶奶患有阿尔茨海默病，一直以来，护理机构的医护人员都把她照顾得很好。只是某天中午，护理人员临时换班，留下她独自就餐。结果老人被食物噎到，抢救无效去世了[3]。
以上三个案例，我们往往管它叫“噎着了”或“噎死了”。不过，更科学的叫法应该是“噎食”（choking）。
噎食是指食物堵塞咽喉部或者卡在食道的第一狭窄处或误入气管，引起窒息。它是造成意外死亡的重要原因之一。单是在美国，2015年就有5051人因噎食而死亡[4]。
图源：freepik.com
噎食的高危人群有两个：儿童和老人。其中，3岁以下儿童因噎食而死亡的风险最高。这主要是因为儿童的气管狭窄，并且牙齿发育不全不能将食物嚼碎。此外，儿童的吞咽不协调且在吃饭时容易分心，因而也更容易发生噎食[1]。
也许你以为儿童是发生噎食的主要群体，但事实上65岁以上老年人发生噎食的风险是1-4岁儿童的7倍[5]。还是以美国为例，2015年因噎食而死亡的人中有2848人是年龄超过74岁的老人，占比达到了56%[4]。
随着年龄的增加，老年人的牙齿松动、缺失，负责咀嚼和吞咽的肌肉力量下降，增加了噎食的风险。此外，老年人服用安眠药、止痛药、抗焦虑药等影响中枢神经系统的药物，会损伤吞咽的完整性和咳嗽反射，也增加了老年人噎食的风险[5]。
一个不太美好的事实是，在哺乳动物中，你大概找不到像人类这样容易因食物窒息的物种了。
那么，为什么偏偏是人类最容易噎食呢？
咽——进化的bug答案其实很简单——人类的气管和食管的开口靠得太近了，或者说人类的咽解剖结构太奇特了。
人类的咽分为鼻咽、口咽和喉咽。鼻咽是呼吸道的一部分，前与鼻腔相通下与口咽相通；口咽与口腔相通且下接喉咽；喉咽既连通气管又连通食管。
咽解剖结构示意图 mayoclinic.org
也就是说，人类的咽是呼吸系统和消化系统的共同通道，这就给噎食埋下了隐患。
在大多数哺乳动物中，食管位于气管的下方，这样的排布方式，让食物在重力作用下更容易进入到食管中。然而人类的气管和食管开口靠得非常近，这就让食物有50%的概率（对这个数字表示怀疑的，下文不远处就有答案）会进入到错误的管道——气管，引起窒息[6]。
这简直是人体设计的大bug呀！
就连达尔文老人家也在《物种起源》中这样写道：“有一个奇怪的事实，我们咽下去的每一口食物或饮料，都必须经过气管上的小孔，尽管那里有一种美妙的装置可以使声门紧闭，但它们还是有落入肺部的危险。”[7]
关于这个大bug，康奈尔大学进化生物学教授保罗·谢尔曼（Paul Sherman）[8]曾开玩笑说：“如果想避免噎食，明智的方法应该是让人的嘴长在额头上，鼻腔直接连着喉才对。”
玩笑归玩笑，人类发生噎食实际上是个小概率事件。
据估计，人类一天吞咽大约1000次，按照平均寿命计算，一生中吞咽的次数大约是2737.5万次[9]。与人的一生中吞咽次数相比，发生噎食算是非常罕见了。
看似设计不合理的咽，其实有独门绝技可以防止噎食的发生[9]。
首先，当我们要吞咽食物时，位于口腔后端的软腭会向上升起堵住鼻腔，这样食物就不会跑到你的鼻子里了。
然后，位于喉上方的会厌会落下就像盖子一样封住喉头，这样一来，气管的开口就被堵住了。接下来，我们口中的食物就可以顺利进入到食管中了。即使食物掉进了气管中，还可以通过咳嗽反射把食物咳出来。
吞咽示意图 上下开合的是会厌，左右竖管分别为气管和食管
所以在一般情况下，健康的成年人是不会噎食的。只有当一个人吃得太快、一次咽下去的食物太多，又或者吃饭的同时还要说话，才可能被食物噎到。
由此看来，老话讲的“细嚼慢咽、食不语”还是很有道理的。
语言天赋的代价尽管存在噎食的风险，但是人类的咽这样设计是有很多好处的。
其一，借助消化道净化呼吸道[9]。
在我们的气管中布满了纤毛，这些纤毛不断地向咽部快速摆动，可以把呼吸道中的粘液及其附着的尘埃或细菌推向咽部，通过咳嗽把这些杂物经口排出，又或者咽下去经食管进入了胃经消化道排出（别反胃，事实就是如此）。
其二，让口腔和鼻腔交替作为空气的入口[9]。
这样的设计在鼻塞时简直太有用了！想一想，当我们感冒严重时是不是需要嘴巴微张呼吸呢？除此之外，当我们剧烈运动时，咽的特殊构造又能让我们从口腔吸入大量的氧气，以满足身体的需要。
图源：pixabay.com
当然，咽的存在不仅仅让呼吸系统受益，消化系统也可以从中受益——它能让你吃得更香[9]。
我们的味觉和嗅觉密切相关，当我们在吃东西时，舌头上的味蕾开始捕捉食物的味道，而食物的气味分子也会经由口进入鼻腔，刺激鼻粘膜的感受器，这些味觉和嗅觉的刺激信号就会传递给大脑。大脑经过一通分析告诉我们这食物是什么味、好不好吃。
也就是说，味觉和嗅觉的配合让我们吃得更香。相反，当我们因为感冒鼻塞或者嗅神经受损时，吃起饭来可就没那么香了。
以上的这些好处与人类的另一个天赋相比，也许真的微不足道——这就是语言。
换句话说，包括咽在内的声道赋予了人类精确地说出自己想法的能力。
在哺乳动物中，声道包括喉、咽、口腔和鼻腔。不同于猩猩，人类的喉是下行喉（descended larynx）——人类的喉会随着婴儿长大成人逐渐“下沉”，这让人类成为地球上唯一能掌握复杂语言的生命。
人刚出生时，就像其它哺乳动物一样，舌头是平铺在口腔中的。在小宝宝吃奶时，固定在舌根的喉抬起，跟鼻腔接触形成密闭的气道，允许小宝宝吃奶时不耽误呼吸。绝大多数哺乳动物在整个生命周期中都保留了这种形态，这也是为何猫猫狗狗在舔水喝时并不耽误呼吸也不会被呛到的原因[7]。
随着小宝宝发育成长，他们的口腔、舌、喉、咽的结构发生了很大的变化：口腔的相对长度缩短，舌头向下延伸到喉部，由于脖子变长咽也随着变长，这样一来，人的口腔与鼻腔、咽的交界变成直角，空间变大，形成近似于1:1的声道。
幼儿、猩猩和成年人的声道[7]
这样的变化让成年人能发出更加多变的元音（比如/i/、/u/、/a/），以此来精确地传递信息[7]。
科学家们发现，黑猩猩和人类新生儿拥有相似的声道结构，尽管二者都能发出一系列的元音，但就是不能发出/i/和/u/。
而对于为何人类会拥有这样的咽解剖结构，希伯来大学的科学家给出了答案[10 11]。
他们对远古的尼安德特人和丹尼索瓦人、生活在距今4000-7000年前的人类、黑猩猩和现代人的甲基化图谱进行了比较和分析，结果发现，差异甲基化区域主要位于控制咽喉发育的基因上，这说明表观遗传学的变化让人类拥有了最适合语言交流的声道。
总而言之，人类成年后咽部的特殊解剖学结构是人类拥有语言的生物学基础。
尽管这样的构造可能造成噎食，但相对于获得精准传达和交流信息的能力来说，冒这点风险还是值得的。
参考资料：
[1] Lumsden A J Cooper J G. The choking hazard of grapes: a plea for awareness[J]. Archives of disease in childhood 2017 102(5): 473-474.
[2] https://mothership.sg/2019/07/china-girl-bubble-tea-pearl-choke-death/
[3]https://www.theexpertinstitute.com/case-studies/unsupervised-geriatric-patient-expires-after-choking-during-lunch/
[4] https://www.nsc.org/home-safety/safety-topics/choking-suffocation
[5] Cichero J. Age-related changes to eating and swallowing impact frailty: Aspiration choking risk modified food texture and autonomy of choice[J]. Geriatrics 2018 3(4): 69.
[6]https://www.smithsonianmag.com/science-nature/the-top-ten-daily-consequences-of-having-evolved-72743121/
[7] https://www.the-scientist.com/features/why-human-speech-is-special--64351
[8]http://news.cornell.edu/stories/2005/12/intelligent-design-no-smart-engineer-designed-our-bodies-sherman-says
[9] https://creation.com/is-the-human-pharynx-poorly-designed
[10] Gokhman D Lavi E Prüfer K et al. Reconstructing the DNA methylation maps of the Neandertal and the Denisovan[J]. Science 2014 344(6183): 523-527.
[11] Gokhman D Tamir L A Housman G et al. Recent regulatory changes shaped human facial and vocal anatomy[J]. bioRxiv 2017: 106955.
头图来源：freepik.com
