问题

为什么很多雄性动物包括人类都是排泄和生殖共用一个器官,有没有更优的方案?

回答
雄性动物(包括人类)的排泄和生殖系统共用一个输出通道,即尿道,这确实是一个普遍存在的现象。要理解为什么会这样,我们需要深入探讨其演化历史、生理功能以及潜在的“更优方案”的可能性。

为什么会共用一个通道?——演化与生理的交织

共用一个通道并非“最优”设计的必然结果,而是演化过程中一种权衡与妥协的产物。我们可以从以下几个方面来理解:

1. 演化上的节约与效率:
结构上的简单性: 在演化的早期阶段,生物体倾向于采用最简单、最节约能量的解决方案。为两种不同的功能分别建立独立的通道,需要额外的细胞分化、组织形成和神经控制,这在资源有限的演化过程中可能是一种负担。共用通道在结构上更紧凑,也更容易形成和维护。
胚胎发育的起源: 在胚胎发育过程中,泌尿系统和生殖系统都起源于同一个胚层结构——中肾导管(Wolffian duct)。在雄性动物中,这个导管分化出了附睾、输精管等生殖管道。而膀胱和尿道也是由相同的胚胎起源结构(如泄殖腔或其衍生物)分化而来。由于它们有共同的胚胎“蓝图”,最终形成一个整合的系统也就不足为奇了。
功能上的部分重叠: 尽管功能不同,但排泄尿液和射精都需要将物质排出体外。共用一个通道可以简化这两个过程的终点,减少身体外部开口的数量。

2. 生理学上的适应性:
顺应射精的机制: 在射精过程中,尿道括约肌会在膀胱出口处关闭,以防止精液进入膀胱,并防止尿液在射精时排出。这是一种非常精密的生理调控机制,证明了共用通道在生理上是可行的,并且可以通过神经肌肉的协调来管理。
冲刷作用: 射精时精液的排出,可以在一定程度上冲刷尿道,清除可能存在的细菌或残留物,对尿道健康有益。

3. 缺乏演化上的强大驱动力去“分离”:
功能冲突的概率相对较低: 虽然共用通道存在潜在的风险(例如,感染可能在两个系统中传播,或者尿液干扰精子活力),但在大多数情况下,身体能够通过生理机制(如尿道括约肌的关闭)有效地管理这两种功能。功能冲突的发生概率并不高到足以迫使演化去开发一个更复杂、独立的分离系统。
分离的成本可能大于收益: 建立两个独立的输出通道,意味着需要更多的组织、更复杂的神经控制和更庞大的身体结构。如果这种分离带来的好处(例如,降低感染风险)不足以抵消其演化成本,那么共用通道的方案就更有可能被保留下来。

举例说明:

人类男性: 尿道既是尿液的通道,也是精液(包含精子和精浆)的通道。射精时,膀胱颈的括约肌会收缩,阻止尿液进入尿道。
其他哺乳动物(如狗、猫、牛): 它们也遵循同样的模式。
鸟类和爬行动物: 这些动物的生殖和排泄系统在更早期就有所分离,它们通常有一个共同的出口——泄殖腔(cloaca)。尿液、粪便和生殖细胞(卵子或精子)都通过泄殖腔排出体外。从某种意义上说,这是一种“共用”的极端形式,但泄殖腔本身就是一个专用的腔体,而非直接连接到尿道。

有没有更优的方案?——理论上的可能性与实际的挑战

理论上,存在“更优”方案的可能性,即分离排泄和生殖的输出通道。我们可以设想以下几种“更优”的方案,并分析其潜在的好处和挑战:

设想的“更优”方案一:独立的生殖输出通道和排泄输出通道

方案描述: 类似于雌性哺乳动物(虽然雌性也没有完全分离,但生殖道和泌尿道在外界的开口是分开的),雄性也拥有一个完全独立的、仅用于排出精液的通道,而尿道则专门用于排泄尿液。
潜在好处:
降低感染风险: 尿液和粪便中的细菌不易进入生殖系统,这可以大大降低前列腺炎、附睾炎等生殖系统感染的风险。
提高生殖效率: 尿液中的某些成分(如尿素、盐分)理论上可能对精子活力有轻微影响,独立的通道可以避免这种潜在的负面影响。
简化生理调控: 无需复杂的括约肌收缩来阻止尿液进入射精通道,整个过程可能更“一帆风顺”。
挑战与代价:
结构复杂性增加: 需要额外发育一个独立的通道,这意味着需要更多的组织、更复杂的血管和神经供应,以及在身体表面多一个开口。
胚胎发育的重大改变: 需要从根本上改变胚胎发育过程中泌尿生殖系统的分化路径。这可能需要非常大的遗传变异,并且其成功率可能很低。
能量消耗增加: 维持一个额外的复杂器官和通道,会增加身体的能量消耗。
身体表面开口的增加: 在身体表面增加一个开口,可能增加外界环境对生殖系统(尤其是尿道)的暴露和损伤风险。

设想的“更优”方案二:类似鸟类/爬行动物的泄殖腔结构(但仅限于雄性)

方案描述: 雄性也拥有一个泄殖腔,尿液和精液都通过这个腔体排出,但粪便从另一个独立的通道排出。
潜在好处:
区分粪便与精液的排出: 避免了尿液和粪便在同一出口混合的可能,相对独立。
挑战与代价:
并非真正意义上的“分离”: 精液和尿液仍然需要通过一个共同的腔体排出,其风险与共用尿道类似,甚至可能更复杂。
演化成本巨大: 泄殖腔的形成是古老的演化特征,重新在哺乳动物中演化出这样的结构,并与现代哺乳动物的泌尿生殖系统整合,难度极大。

现实世界的“最优解”是什么?

在演化生物学中,“最优解”并不是指最完美、最先进的设计,而是指在现有条件下最能适应环境并实现生殖成功的解决方案。目前雄性动物共用一个通道的结构,在演化的大多数阶段都被证明是“足够好”的。它在结构上简单、易于形成,并且通过精密的生理调控,能够有效地完成生殖和排泄任务,并且降低了功能冲突的风险。

从人类健康的角度来看,确实存在与共用通道相关的问题,例如尿路感染可能影响生殖系统,或者前列腺问题可能影响排尿。然而,这些问题在人口数量和生存繁衍的宏观尺度上,并未达到需要演化去“纠正”的程度。人类医学也在不断发展,以应对和治疗这些问题。

总结:

雄性动物排泄和生殖共用一个器官(尿道)是演化过程中权衡结构简单性、胚胎发育起源和生理功能可行性等多方面因素的结果。虽然理论上存在更“分离”的方案,但其演化成本和复杂性极高,而且当前的设计在多数情况下是“足够好”的,能够满足生存和繁衍的需求。演化是一个漫长而充满妥协的过程,而不是追求绝对完美的设计。

网友意见

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这就是最优方案。

使用无菌的废弃物尿液在排尿同时冲洗生殖道,这种设计简直不是一般的优秀,把废物利用做到了极致。

女性倒是尿道与生殖道分开,结果就是需要耗费额外的水、无机盐和蛋白质生成白带来缓慢冲洗生殖道,还养着一堆益生菌来协助抵抗外来的细菌,而就算这样也比男性更容易感染。

另外,男性尿道生殖道共用使尿道也共享了阴茎这一本来是生殖道专用的器官,加大了长径比,使尿液可以远离身体喷射而不是流出来。加上人类作为灵长目的加成,让人类的男性获得了通过意识自由控制排尿方向的能力。这使人类的男性能够站立排尿,大大提高了效率,且排尿时依然可以保持警惕的站立姿态。这在远古时期的高危环境中大大加强了人类男性的生存能力。

可以说,男性尿道生殖道共用堪称自然界少见的一举多得的优秀设计了。

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造物主怕你一怒之下把那个三十几年一次都没用过的东西割掉,和排泄功能合并的话你还会有一点顾虑。

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竟然有人觉得男性尿道和生殖道共用出口是一种落后设计?

且不说每日有1-2升的无菌液体冲刷会有多么干净,更不要说细长蜿蜒的尿道在阻挡外界致病微生物保护泌尿生殖道健康上的突出优越性......

你知道有些雌性生物想获得这种构造有多拼吗?

雌性鬣狗的生殖器就跟雄性的非常接近,不信你看:

不告诉你的话,安能辨它是雄雌?

甚至因为雌鬣狗的这种特殊构造,鬣狗的生命大和谐是如此这般景象:

而且如果雌性不答应,甩几下就行,雄性绝对找不到入口,从根本上杜绝了强奸的可能性。

再深入了解一下雌鬣狗的泌尿生殖道:

阴道与尿道汇合成为一根管子,伸出体外。每天都有尿液冲洗,脆弱的子宫得到充分的保护。唯一的缺憾就是分娩极其痛苦,好在鬣狗新生儿个头不太大,挤挤还能出来。

所以说,从保持健康的角度来看,男性的泌尿生殖道构造是非常优秀的设计,也是自然进化过程中通过穷举法筛选出的最优解。

然而,作为胎生的非有袋类哺乳动物,新生儿尺寸都非常大。所以只能由雌性默默承受短而直的生殖道和尿道所带来的的不便和健康风险,让子宫出口更加接近体表。甚至其中最为极端的人类母亲还要承受分娩时骨盆的轻微开裂。

我们应当实事求是承认生理构造的不同和因此带来的生活、工作上的差异,也应该结合不同性别的生理特征予以适当的照顾。但任何暗搓搓搞性别对立、捧一踩一的行为都是可耻的。

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不会吧,不会吧,不会还真有人不知道 尿液几乎是无菌的吧??

尿液就是从你的血液经过肾脏一层一层过滤出来的,如果尿液里面细菌多,那就说明 这个人本身就生病了,被感染了。

知道 尿路感染,膀胱炎这些是怎么来的吗?就是因为被细菌侵染了。尿液里面如果细菌多,就说明你血液里面细菌多。

所以 健康人的尿液 几乎是无菌的,反正比你身上其他地方都要干净。


所以男性只要不出汗,可以不用每天都换内裤,但女性下体容易脏,所以需要勤换。

另外,女性身上的细菌繁殖速度是男性的3倍以上。

所以女性确实应该多浪费水来清洗一下自己,不是因为爱干净,纯粹是因为更容易脏。

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作为一名对雄性充满了热爱的生理老师,我觉得这个“设计”简直堪称女娲毕设啊!

我先不回答这个问题,我问你一个问题,你平时出门喜欢带伞吗?

反正我是很不喜欢,哪怕我所在的这个地方下雨天还挺多的。

明知下雨的时候必需得有伞,可是不下雨的时候,带着一把伞总归是累赘不是。

如果单独整一个生殖器官出来,就好比晴天带伞,而且你要知道,哪怕是原始人,十一二岁就可以交配了,他也有漫长的十一二年完全用不到生殖器,就按原始人二十岁左右的平均年龄算,将近有一半的时间他是用不到生殖器的,而且就算是能用的那十年,他也不是每时每刻用,再加上人类进化出了在极短时间内完成基因传递(秒射)这个神技能,生殖器在人一生中真正有效的使用时间几乎是可以忽略不计的。。。

所以,如果单独进化出一套生殖器官纯粹多余,还不如跟泌尿器官合二为一,毕竟动物的尿液是无菌的,不射精的时候每天拿来尿尿,还保证了管道通畅不是?

而且,虽然雄性的生殖器不是永久“专用”的,可它能实现“适时专用”,什么意思呢?

捂着脸说吧,人类在射精的时候尿尿功能就会暂时关闭,从端口上保证了关键时刻流出来的一定是精液,而不是尿液,你就说优秀不优秀吧?

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蜘蛛:我可以给你提供一个生殖和排泄器官分离的方案,要不要试试?


这是一只雌性大腹园蛛的腹面,图中红色箭头指向的是它的外雌器(生殖器官),而蓝色箭头指向的是它的肛突(排泄器官)。显然,蜘蛛的生殖和排泄并不是共用一个器官的。

之所以要先用雌蛛举例,是因为雄蛛的情况更加复杂。下图中位于上方的是一只雄性大腹园蛛,可以看到它的生殖器官和雌蛛在一个位置(红色箭头所指)。

但雄蛛在和雌蛛交配时,使用的却是另外一个器官——上图中紫色箭头所指的触肢器。可以看到雌蛛的触肢很不起眼(在日常生活中仅仅起到辅助进食的作用),而雄蛛的触肢则膨大成球状。发育成熟后,雄蛛会先结一张水平的精网,然后趴上去把精液通过生殖孔(即红色箭头所指处)排到网上,再转到网下方,用触肢器吸取精液后去寻找雌蛛交配。因此,对于雄性蜘蛛来说,是“排泄用一个器官,生殖用另外一个器官,交配还要用第三个器官”的,这在动物世界中也可以说是绝无仅有了。至于是不是更优,就留给各位去评判吧。

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上面很多优秀回答已经说过了,男性的尿道生殖道共用是最优设计。这玩意儿不像洗衣机和烘干机,分开的就是高大上,一体的就是低性能。

不信你看女性,生殖器官子宫的唯一作用就是孕育胚胎,从进入青春期第一次月经来潮开始,每一个月经周期子宫内膜周而复始的进行分泌增生,剥离脱落,时刻为你的受孕做着准备。可以说,女性子宫的存在意义,就是不断重复内膜增生剥落这个过程,时刻为下一次受孕做准备。然而到了现代社会,每个女性终生只孕一到两个孩子,绝大部分时间子宫都是闲置状态。为此还要承受每月一次的流血,意外怀孕和无数的健康隐患。

至于阴道和生殖道分离,很大意义上也是为了繁衍设计的产道,使用率较低,且抗风险能力差,几乎每个女性都逃不过阴道感染。所以,单从生育来说,女性天然承担更多的义务,更弱势。

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当你的代码能运行,就不要去动它




我第一次收到这么多赞,发生了什么??????

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