Происхождение менструации: расплата за большой мозг

За год женщина в результате менструаций теряет объем крови равный половине всей крови в ее организме. Кроме утраты клеток крови, иммуноглобулинов, ферментов, гормонов и других метаболитов организма ежемесячные менструации истощают резервы незаменимых аминокислот, витаминов и микроэлементов.

Чем обоснована такая расточительность всегда бережливой хозяйки-природы? Почему у слоних, кошек и сук после завершения цикла эндометрий рассасывается и усваивается организмом, а у женщин - выбрасывается каждый раз, если не пригодился? Подобные парадоксы природы всегда возбуждали мое любопытство, и я предлагаю любознательным читателям разгадать эту тайну женского организма.

Задайтесь вопросом: что может быть общего между человеком, вампиром обыкновенным и слоновым прыгунчиком?

Оказывается, только эти 3 вида плацентарных млекопитающих менструируют! Более 5000 видов остальных плацентарных обходятся эстральным циклом, который исключает кровотечение. 

Если быть точным, то слабые менструации обнаружены еще лишь у 9 видов приматов и у 2 видов рукокрылых. Вот здесь все перечислены:


Учитывая, что отряды Приматов, Рукокрылых и Афротерий филогенетически разошлись в эволюции около 100 млн лет назад, а менструальные кровотечения отсутствуют у близкородственных им видов млекопитающих, следует признать, что менструальный цикл - довольно современное явление в природе.

Менструация либо обеспечивает эволюционное преимущество непосредственно, либо является побочным результатом эволюции - своего рода "меньшая плата" за более существенное эволюционное приобретение.

В качестве "непосредственного преимущества" в 1993 году рассматривалась гипотетическая способность менструальной крови смывать остатки спермы, которая переносит инфекцию от мужчины. На данную гипотезу автора натолкнул верный факт - менструирующие млекопитающие имеют более высокую половую активность.

Но его интерпретация данной закономерности не выдерживает критики - 3-недельного промежутка между менструациями вполне достаточно для развития инфекционного заболевания, более того многие микроорганизмы благополучно выживают в период кровотечения.

Сторонники идеи "меньшей платы" также пытались искать общие для человека, вампира и прыгунчика признаки, которые могут быть связаны с репродуктивной функцией и обуславливать возникновение менструации. Было обнаружено, что для всех менструирующих видов характерно:

• Высокая энцефализация - большой мозг относительно размера тела;
• Высокоинвазивная плацента - ткани плода непосредственно контактируют с кровью матери (у прочих плацентарных ткани плода не контактируют с кровью матери для исключения иммунологического конфликта);
• Высокая половая активность - спаривание до, во время и после овуляции (прочие плацентарные спариваются 1-3 дня в период течки, что соответствует периоду овуляции).

Но как могут быть связаны размеры мозга, тесный контакт плода с матерью, половая активность и менструальное кровотечение? Оказалось, что все это - звенья одной эволюционной цепочки, в которой менструации - лишь побочный эффект высокой энцефализации.

Большой мозг плода потребляет много ресурсов
Мозг человека потребляет до 25% общего обмена энергии организма, имея массу всего 2% от массы тела. Скорость метаболизма интенсивно растущего мозга плода сопоставима с таковой у взрослого человека.

Все это требует высокой скорости передачи глюкозы и кислорода от матери к плоду через плаценту, что в свою очередь зависит от степени внедрения (инвазивности) ее тканей в ткани матки. В соответствии с уровнем метаболизма плода у плацентарных млекопитающих эволюционировало четыре типа плацент с разной степенью инвазивности:


Характерная для высших приматов высокоинвазивная плацента предполагает погружение ворсинок хориона непосредственно в материнскую кровь, что обеспечивает оптимальный транспорт глюкозы и кислорода в кровь плода и быстрое развитие его мозга.

Но неужели и у вампиров с прыгунчиками, у которых также обнаружена высокоинвазиваня плацента, имеется большой мозг? Оказалось, что у данных животных отношение массы мозга к массе тела (0,03) даже больше, чем у человека (0,02).

Большие размеры мозга у человека обусловлены развитием ассоциативной коры (интеллект), в то время как у вампира с прыгунчиком - развитием сенсорных зон, отвечающих за слух, обоняние и осязание. При этом, если эволюция человека шла к энцефализации в результате увеличения массы мозга на фоне стабильной массы тела, то у прыгунчика и вампира энцефализация возрастала из-за уменьшения массы тела.

Легкое тело необходимо вампиру для выполнения полета, а для прыгунчика размер тела критичен в плане терморегуляции в условиях подземной жизни в климате с резким колебанием суточной температуры.

Таким образом люди и данные животные практически достигли предельной энцефализации - еще меньшие размеры тела не в состоянии обеспечить достаточный метаболизмкрупному мозгу, а вынашивание "второго" мозга в случае беременности требует экстремальной скорости метаболизма и высокой проницаемости плаценты.

Однако почему до сих пор у большинства плацентарных сохранились более примитивные малоинвазивные типы плацент, в то время как высокоинвазивная плацента позволяет ускорить развитие плода и сократить сроки беременности?

Например, дельфины, имеющие среднюю энцефализацию (0,01), обходятся лишь слабоинвазивной эпителиохориальной плацентой, из-за низкой проницаемости которой увеличивается продолжительность беременности (12-16 месяцев).

Дельфины, как и большинство млекопитающих, предпочли низкоинвазивные плаценты, потому что тесный контакт тканей плода с кровью матери практически гарантирует иммунологический конфликт. Но именно высшие приматы, вампиры и прыгунчики выработали механизм толерантности иммунитета матери к антигенам отца на плодных тканях, что и сделало возможным появление высокоинвазивных плацент.

Данный механизм заключается в высокой сексуальной активности!

Иммунная система женщины запоминает сперму будущего отца

Некоторые осложнения беременности развиваются в результате атаки иммунной системы матери против отцовских антигенов на тканях плода, а риск их развития зависит от продолжительности и частоты половых контактов с отцом будущего ребенка.

Например, у человека срыв иммунологической толерантности к плоду часто заканчивается выкидышем в первые недели беременности. Если же беременность удается сохранить, то иммунная система матери ограничивает врастание ворсинок хориона в стенки матки - возникает голодание плода, что сказывается прежде всего на развитии мозга.

С целью компенсации голодания плацента вырабатывает вещества, которые заставляют организм матери увеличивать артериальное давление и уровень глюкозы крови. В результате этого лакуны интенсивнее заполняются кровью богатой кислородом и глюкозой и голодание плода нивелируется. 

Однако в случае срыва данных компенсаторных механизмов развивается сахарный диабет беременных и гипертония беременных, возрастает риск смертельно опасной эклампсии, для предотвращения которой показано кесарево сечение или стимуляция родов.

Эклампсия была описана еще 2000 лет назад, но только недавно была обнаружена любопытная закономерность - риск заболевания меньше у женщин с наиболее продолжительной половой жизнью без презервативов с отцом будущего ребенка.

Данное наблюдение натолкнуло исследователей на мысль о влиянии спермы на иммунную систему женщины, и в 2009 году на мышах, которые также имеют инвазивные плаценты, был проведен интересный эксперимент. Самке вводили сперму одного самца, а через несколько дней трансплантировали ей участки кожи от различных самцов. В результате лучше приживалась кожа хозяина спермы. 

В другом исследовании было установлено, что после введения спермы в матку активируются лимфоциты-супрессоры, которые затем мигрируют в места имплантации эмбриона и подавляют активность лимфоцитов-киллеров.

Авторы пришли к выводу, что лимфоциты-супрессоры распознают чужеродные антигены на сперматозоидах, а затем обеспечивают толерантность иммунитета матери к аналогичным отцовским антигенам на плодных тканях.

Таким образом объясняется влияние высокой половой активности на развитие иммунологической толерантности у видов с высокоинвазивной плацентой.

Интересно, что высокая половая активность у приматов не только заменяет агрессию и является средством решения социальных конфликтов, но в ходе эволюции половой системы также стала способом разрешения иммунологических конфликтов матери с отцовскими антигенами высокоинвазивного плода.

(Подробнее о механизме развития бесплодия в результате генетической несовместимости супругов я рассказывал в этой статье)

Итак, для развития большого мозга необходима высокоинвазивная плацента, однако это чревато отторжением плода иммунитетом матери, а для подавления иммунологического конфликта требуется высокая половая активность с будущим отцом ребенка. Отличный вывод и на этом можно было бы кончить. Но причем же здесь менструации?

Ежемесячно немножко беременная матка

У всех плацентарных млекопитающих связь плаценты с маткой реализуется через децидуальный слой (лат. decidua - отпадающий) эндометрия. Данный слой богат капиллярами, секреторными и иммунными клетками, что и обеспечивает благополучное развитие плода.

При этом у неменструирующих млекопитающих образование децидуального слоя запускается внедрением эмбриона в слизистую матки, а у менструирующих - формируется заранее под воздействием гормонов вне зависимости от наличия оплодотворения. То есть в матке у женщин&Co ежемесячно созревает ткань, которая у прочих животных обнаруживается только в случае уже наступившей беременности.

Столь преждевременная "беременность матки" обусловлена высокими потребностями быстрорастущего мозга в энергии и необходимостью в зрелом иммунологическом барьере, готовым к глубокому вторжению чужеродных тканей плода.

Если беременность не наступает, то децидуальный слой отторгается, так как его пожизненное поддержание в готовности к имплантации еще более энергозатратно нежели менструация, а также чревато перерождением в опухоль.

В определенном смысле менструация - это ежемесячное прерывание "беременности" матки, ведь и настоящий выкидыш происходит на границе между децидуальным слоем и остальной маткой, что также сопровождается кровотечением абсолютно у всех плацентарных млекопитающих.

Заключение

Конечно, природа не предполагала, что современные женщины почти всю зрелую часть своей жизни будут проводить вне беременности. Всего-то пару сотен лет назад для любой женщины было нормой более 10 беременностей с перерывами между ними на вскармливание, когда менструации часто также отсутствуют.

А если учесть, что в древности продолжительность репродуктивного периода жизни не превышала 10-15 лет, то менструация была довольно редким событием, нежели ежемесячным правилом.

В наше время вполне определены тренды на снижение коэффициента рождаемости, добровольный отказ от естественного оплодотворения и даже вынашивания. Экстракорпоральное оплодотворение и суррогатное материнство уже много лет применяется в различных странах, а для процесса донашивания разработана и испытывается искусственная матка.

Возможно, женщины будущего вовсе перестанут беременеть и рожать, а менструации будут считаться рудиментарным явлением. Не исключено, что в будущем менструации будет показано купировать медикаментозно, как сейчас купируют способность к зачатию или как пытаются предотвратить предменструальный синдром, который, согласно одной гипотезе, также может являться результатом эволюции.

Но об этом феномене женского организма поговорим в следующий раз.