Perché il parto deve essere così impegnativo?

Fonte: cartone originale di Alex Martin

La nascita umana è molto più difficile di quella di altri primati. Nel 1960, l'antropologo Sherwood Washburn propose una spiegazione ampiamente accettata per la stretta stretta di un bambino che attraversava il canale del parto:

Nell'adattamento dell'uomo alla locomozione bipede diminuivano le dimensioni del canale osseo del parto nello stesso momento in cui le esigenze dell'uso dello strumento venivano selezionate per cervelli più grandi. Questo dilemma ostetrico è stato risolto con la consegna del feto in uno stadio molto precedente di sviluppo.

Washburn ha quindi invocato un compromesso tra gli adattamenti per camminare in piedi e lo sviluppo di un grande cervello. Ma la nascita in "uno stadio molto precedente" è vera solo per il cervello: nelle grandi scimmie (orangutan, gorilla, scimpanzé) il cervello del neonato è già circa la metà di quello degli adulti, mentre nell'uomo è appena più di un quarto. Ho concluso in una recensione del 1983 che una maggiore crescita del cervello si verifica dopo la nascita negli esseri umani perché il canale del parto costringe le dimensioni del cervello del neonato. Come afferma succintamente l'anatomista Vyvyan Howard nel 1981: "Essendo nato prima, la testa del feto … può passare attraverso la pelvi materna e poi continuare a svilupparsi nel periodo postnatale." Tuttavia – nonostante le stesse lunghezze della gravidanza – i neonati umani sono quasi il doppio di quelli delle grandi scimmie antropomorfe, quindi la crescita fetale complessiva è in realtà più grande negli esseri umani e il cervello è più grande alla nascita.

Passaggio tortuoso attraverso il bacino

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Il canale del parto nel bacino di una donna è contorto. La sua entrata è più ampia da un lato all'altro, mentre la sua uscita è più grande dalla parte posteriore a quella anteriore. Karen Rosenberg ha mostrato nel 1992 che il passaggio sicuro del neonato attraverso il bacino richiede una sequenza di svolta a due fasi. Quando la testa del bambino entra nell'ingresso, è già ruotata in modo che il suo asse lungo sia orientato da un lato all'altro, non da uno all'altro come è tipico negli altri primati. Passando attraverso il bacino, la testa del bambino ruota quindi ulteriormente per adattarsi all'asse anteriore-posteriore più lungo dell'uscita. Quindi il neonato di solito si affaccia sulla schiena della madre all'emergenza. Gli altri primati di solito mancano di rotazione e il bambino passa attraverso il bacino con la testa rivolta in avanti. In effetti, non è solo la grande testa del neonato umano a rendere difficile la nascita. Le sue spalle sono anche abbastanza ampie rispetto al canale del parto, quindi è necessaria un'ulteriore giocoleria per evitare il jamming.

Testa del bambino che entra nel canale del parto (a sinistra) e differenze maschili / femminili associate nella forma pelvica tra (centro e destra). Nelle donne la forma pelvica è adattata per massimizzare la dimensione del canale e ridurre al minimo le ostruzioni.

Fonte: immagine del canale del parto da Internet Archive Book Images [nessuna restrizione] e Henry Vandyke Carter [dominio pubblico], entrambi tramite Wikimedia Commons.

Un'interpretazione alternativa

Un documento del 2012 di Holly Dunsworth e colleghi ha sfidato l'ipotesi del dilemma ostetrico accettato da molto tempo, suggerendo invece che un limite superiore al turnover energetico della madre è il vincolo principale sulla durata della gravidanza e sullo stato del neonato. La loro ipotesi alternativa "energetica-di-gestazione-crescita" propone che la nascita umana avvenga quando il ricambio di energia della madre raggiunge il livello massimo sostenibile. Questa interpretazione è supportata dalla rappresentazione grafica dei costi energetici della madre umana durante la gravidanza e dopo la nascita (utilizzando principalmente i dati di un documento del 2005 di Nancy Butte e Janet King). Ma ciò dimostra che i costi dell'energia materna si avvicinano al massimo teorico al momento della nascita; non rivela direttamente una relazione causale. (Vedi il mio post del 12 luglio 2013 The Stork-and-Baby Trap , discutendo la distinzione cruciale tra correlazione e causalità.)

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Dunsworth e colleghi hanno sicuramente fornito un'interessante nuova prospettiva sui tempi di nascita umana, coprendo diversi aspetti che vanno oltre lo scopo di questo commento. Il loro riferimento al turn-over energetico della madre è innegabilmente prezioso, ma – come ha osservato Pat Shipman in un ponderato commento del 2013 – le ipotesi ostetriche ed energetiche non si escludono a vicenda. Purtroppo i commenti dei media hanno suggerito che l'importanza cruciale del vincolo pelvico nella nascita umana è stata "confutata". Come ha giustamente osservato Shipman: "L'ipotesi ostetrica non è defunta; è semplicemente sotto discussione. "

Illustrazione di una distribuzione normale ("curva a campana") che ritragga frequenze di dimensioni lineari.

Fonte: illustrazione dell'autore.

Selezione naturale a causa del vincolo pelvico

In un documento poco noto pubblicato nel 1981, Vyvyan Howard ha fornito prove convincenti di un vincolo pelvico nella nascita umana, introducendo il concetto di "potatura genetica". Come regola generale in biologia, le dimensioni lineari come le altezze corporee negli uomini sono conformi a una "curva a campana" (distribuzione normale) con un picco centrale corrispondente al valore medio e un declino simmetrico delle frequenze su entrambi i lati. Howard ha proposto che la selezione contro le dimensioni grandi o piccole potrebbe portare al troncamento di una distribuzione normale, con conseguente disallineamento negativo o positivo. Come ha mostrato, le dimensioni delle uova di uccelli, che sono incomprimibili una volta formate e quindi devono passare attraverso uno stretto tratto dell'ovidotto, forniscono un'illustrazione interessante. L'oca hawaiana ha il più alto rapporto uovo-peso corporeo tra le oche, e il legame delle uova è stato una causa comune di morte nella riproduzione in cattività. Il diametro dell'uovo (fondamentale per il passaggio attraverso l'ovidotto) mostra un disallineamento negativo, che riflette la potatura di dimensioni di uova più grandi. Al contrario, la lunghezza delle uova è sia più variabile che distribuita in modo più simmetrico.

Distribuzioni troncate per la larghezza della testa del neonato (a sinistra) e il diametro del canale pelvico (a destra); dati grezzi in blu, misura teorica in rosso. Le dimensioni delle teste fetali sono state misurate usando gli ultrasuoni poche settimane prima della nascita, prima di entrare nel bacino e sottoposti a rimodellamento. (Dopo Howard 1981.)

Fonte: Figure redrawn from Howard (1981)

Applicando lo stesso approccio ai meccanismi della nascita umana, Howard ha scoperto che, come previsto, la distribuzione per le dimensioni della testa del neonato era troncata all'estremità superiore, mentre la dimensione del canale pelvico era contrastantemente troncata all'estremità inferiore. Ciò indica chiaramente che la selezione naturale attraverso il travaglio ostruito – di solito fatale senza intervento medico – frequenze potate di grandi teste neonate e piccoli canali pelvici. In effetti, le distribuzioni per la durata della gravidanza umana mostrano anche il troncamento di valori più alti.

Distribuzione troncata per le durate della gravidanza dedotta usando la temperatura corporea basale (dopo Döring 1962).

Fonte: istogramma basato su dati di Döring (1962)

Questo è, per esempio, il caso di un documento del 1962 di Gerd Döring, che ha stimato i tempi di concepimento per quasi 400 gravidanze dalla temperatura corporea basale. Le gravidanze più lunghe generalmente portano a neonati più grandi con cervelli più grandi, quindi la selezione naturale dovrebbe tendere ad eliminarli. Si noti, tuttavia, che in questo caso ci si aspetterebbe anche il troncamento di valori più alti con l'ipotesi del vincolo metabolico.

I biologi evoluzionisti Barbara Fischer e Phillipp Mitteroecker hanno recentemente fornito prove complementari da un'analisi delle relazioni tra forma del bacino umano, statura e dimensione della testa. Analisi di dati da più punti di riferimento hanno rivelato una relazione precedentemente non riconosciuta: le donne con la testa grossa, che hanno maggiori probabilità di dare alla luce neonati con teste grandi, hanno una forma del canale pelvico che consente un passaggio più facile alla nascita. Si è anche scoperto che le donne di bassa statura, che sono generalmente più a rischio di una mancata corrispondenza tra la testa del neonato e le dimensioni pelviche, hanno un'insenatura più rotonda, facilitando allo stesso modo la nascita.

Perché la nascita umana supera i limiti?

Come hanno osservato Fischer e Mitteroecker, è strano che il cambiamento evolutivo non abbia ridotto il significativo rischio di mortalità che le donne affrontano durante il parto. Anche senza cambiamenti nel bacino, le sfide della nascita umana potrebbero, ad esempio, essere drasticamente ridotte da una minore riduzione della durata della gravidanza o da qualche altro adattamento che diminuisce le dimensioni del neonato. Perché il parto spinge evidentemente i limiti sia per le dimensioni del bacino sia per il ricambio di energia materno? Infatti, le prove disponibili indicano che lo sviluppo nel grembo materno è favorito il più possibile dallo sviluppo del lattante dopo la nascita. Forse è semplicemente più efficiente trasferire i nutrienti direttamente attraverso la placenta, invece di convertirli in latte che il bambino deve digerire. La selezione può anche massimizzare il tempo nel grembo materno perché fornisce protezione e stabilità ambientale. Qualunque sia la ragione, la nascita umana si verifica chiaramente in un punto in cui il bambino passerà solo attraverso il canale pelvico. Quando è stato pubblicato il documento del 2012, ScienceDaily ha citato Dunsworth come detto "L'energia della mamma è il principale limite evolutivo, non i fianchi". Ma sembra molto più probabile che il bacino limiti i tempi di nascita, mentre il ricambio di energia della madre è stato semplicemente adattato al picco con l'approssimarsi della nascita.

Riferimenti

Döring, GK (1962) Über die Tragzeit post ovulationem. Geburtshilfe & Frauenheilkunde 22 : 1191-1194.

Dunsworth, HM & Eccleston, L. (2015) L'evoluzione del parto difficile e dei neonati ominidi indifesi. Revisione annuale di antropologia 44 : 55-69.

Dunsworth, HM, Warrener, AG, Deacon, T., Ellison, P. & Pontzer, H. (2012) Ipotesi metabolica per l'altrolarità umana. Atti della National Academy of Sciences USA 109 : 15212-15216.

Butte, NF & King, JC (2005) Requisiti energetici durante la gravidanza e l'allattamento. Public Health Nutrition 8 (7A) : 1010-1027.

Fischer, B. & Mitteroecker, P. (2015) La covariazione tra la forma del bacino umano, la statura e la dimensione della testa allevia il problema ostetrico. Atti della National Academy of Sciences USA 112 : 5655-5660.

Howard, CV (1981) Valutazione sperimentale e teorica delle distribuzioni dimensionali: La loro evoluzione e il fenomeno della "potatura genetica". Stereologica Iugoslavica 3, Suppl. 1 : 79-88.

Martin, RD 1983. Evoluzione del cervello umano in un contesto ecologico (52 ° James Arthur Lecture on the Evolution of the Human Brain) . Museo americano di storia naturale, New York.

Rosenberg, KR (1992) L'evoluzione del parto umano moderno. Y earbook of Physical Anthropology 35 : 89-124.

Rosenberg, KR & Trevathan, WR (1996) Bipedalismo e nascita umana: il dilemma ostetrico rivisitato. Antropologia evolutiva 4 : 161-168.

Rosenberg, KR & Trevathan, WR (2001) L'evoluzione della nascita umana. Scientific American 285 (5) : 72-77.

Shipman, P. (2013) Perché il parto umano è così doloroso? Avere bambini non è facile – e la spiegazione standard potrebbe essere sbagliata. Scienziato americano 101 : 426-429.

Washburn, SL (1960) Strumenti e evoluzione umana. Scientific American 203 (3) : 3-15.