骨骼每天都在修复 不可思议的骨骼

2018-12-27 14:13本刊编辑部
科学大众·小诺贝尔 2018年11期
关键词:外骨骼骨头骨骼

本刊编辑部

说到骨骼,也许同学们都知道,成人有206块骨骼,儿童有217~218块,初生婴儿多达305块;骨骼有大有小……除此之外,你还知道哪些呢?你近距离观察过骨骼吗?你知道每根骨骼的作用是什么吗?你知道人体的骨骼和动物的骨骼有什么不同吗?……今天,就让我们一起走进骨骼世界,一探究竟吧!

动物和人的骨骼差异

在超过100万种的各种动物中,只有人会用两只脚直立行走(两足直立行走),这主要是因为人有独特的骨架结构(骨骼)。

因为人是两脚直立行走的,所以和其他的动物有着不同的骨骼。四足行走跟两足直立行走,除了脊椎的朝向和手脚的长度不同外,其他地方也有许多不同。例如,人的脊柱虽然有一点弯曲,但大致上是垂直的。而马之类的用四条腿走路的动物,它们的脊柱大致都是水平的。此外,人的腿比上臂要稍长一些,骨头也更粗大、结实;而四足行走的动物,前后的腿长基本一致,骨头的粗细差距也没有人的那么大。

通过观察人的骨骼和以马为例的四足行走的动物的骨骼,同学们会发现更多细小的不同。例如,人的手和动物的前足的支点,也就是肩胛骨的形状和大小是有区别的。另外,人的头盖骨的正下方基本上是和脊柱相连的;而四足行走的动物,其头后部更加靠近脊柱。

骨骼有内外之分

每种动物都形成了不同的骨骼,是因为它们的进化之路都不一样。哺乳类、鸟类、鱼类和爬行类等生物虽然都跟我们一样,身体内部有着骨骼,但也存在着像章鱼和乌贼一样没有骨骼的动物。而且像虾和蟹之类的甲壳类,以及昆虫之类的节肢动物,它们的身体内部没有骨骼,只是表面有骨骼,鎧甲一样坚硬的外壳支撑着身体。

支撑身体是骨骼的作用。从内侧开始支撑的,是内骨骼;从外侧开始像外壳一样包裹住支撑的,是外骨骼。外骨骼的生物为了使身体成长,必须要蜕壳。

骨骼每天都在修复

那么,同学们知道骨骼是由什么物质形成的吗?骨骼的主要成分是钙。内骨骼的构成是磷酸钙,外骨骼的构成有碳酸钙和甲壳质两种不同的区别,但基本上骨骼都是由钙形成的。

骨骼的主要作用正如之前所说的是支撑身体,但像肋骨一样以保护体内重要器官(内脏)而存在的骨头也是有的。人体有200根骨头用关节连接着,通过大约680个肌肉(骨骼肌)来移动身体。光靠骨头是不能活动的,骨头和我们的身体是通过肌肉,以及控制肌肉的大脑和脊髓等神经来实现运动的。

我们的肘部有两根骨头(尺骨和桡骨),膝盖下也有两根骨头(腓骨和胫骨)。手和脚尖因为需要做出扭转的动作,人体便配置了2根骨头和复杂的骨骼筋来方便活动。另外,膝关节的前侧有膝盖骨,肘部也有相似的突出来的骨头。肘和膝在活动的时候,身体的外侧会用力向前。这样,在碰到什么东西时,就不会伤到关节。

大块骨骼的空洞海绵状的内部充满着骨髓,周围是一种叫密质骨的坚硬部分,密质骨是由同心圆状的骨单位堆叠成的。在这个同心圆的中心,有一个叫哈弗斯管的管道连接着血管,缝隙里有着骨芽细胞和破骨细胞。骨芽细胞创造新的骨质,破骨细胞破坏衰老的骨质。两个同时进行工作,就可以使人在一天里创造约1克的新骨,几年到10年左右的时间里,骨骼会被全部更换一次。

骨骼随人类的进化而变化

骨骼与皮肤、肌肉不同,人或动物即使死了,骨骼依旧可以存在。虽然骨骼看起来不像活的组织;但实际上骨骼是在生长活动的,长度生长成型之后,每天也会有变化,这是为了健康地保持骨骼的坚固性的原因。也就是说,人一生中,骨骼中都在发生着变化。

从长远的眼光看,人类从诞生开始到现在,骨骼变得越来越大。例如,熟练地运用手;喉咙扩大,产生了语言;脑部变大,有了更高级的智慧……这些都影响了骨骼的形状。

触摸一下骨骼吧

平时,同学们在吃鱼、虾、蟹、鸡、牛排时,都可以清晰地观察到动物的骨骼。而我们的骨头在身体里,所以无法直接观察到,但我们有很多方法可以观察到自己的骨骼,一种方法就是通过触摸骨骼突出的部分。骨骼中有上臂和腿之类的“长骨”,有手背和脚背之类坚硬的“短骨”,有下颚和脊柱为代表的复杂形状的“不规则骨”,还有头盖骨和肩胛骨之类的薄薄的“扁平骨”等各种形状的骨骼。

轻轻地触摸自己的手、脚和头,通过大小、形状和厚度的变化,想象一下它们的构造吧!

除了触摸法之外,我们还有一种方法可以近距离观察自己的骨骼——你不小心骨折了,在医院进行×光扫描的照片。

关节中的工程学

骨头关节的活动,是同学们思考骨头构造的重点。关节里有“软骨”和带有滑膜的“关节囊”,关节囊是一种柔软且容易活动的组织。但是,不是所有的关节都相同,能活动的方向和范围也不一样。尽可能活动你的关节,试着找找它们的不同吧!

另外,因年龄的不同和个人因素,即使是相同的关节部位,能活动的方向和范围也会有所差异。感兴趣的同学可以采访周围的人,总结一下关节的不同。

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