Ale właściwie po co nam to?

Samiec konika morskiego z torbą pełną dzieci

Zdarzyło Wam się kiedyś, skręcając się w bólach pierwszego dnia miesiączki, przeklinać ewolucję za to, że obdarzyła kobiety tym niezwykłym szczęściem jakim jest cykl menstruacyjny? Mnie się zdarzyło.
Zastanawiałam się wtedy czy stoi za tym jakaś biologicznie istotna przyczyna, fizjologiczna konieczność czy może czysty przypadek. Po co nam to właściwie? Na dobrą sprawę można by sobie wyobrazić kilka innych scenariuszy rozwiązania problemu rozmnażania, które mogłyby nam kobietom znacznie uprościć życie. Zaoszczędzić nieprzyjemnych wrażeń no i pieniędzy. Mogłybyśmy na przykład wzorem koników morskich wyprodukować trochę jaj i w długim miłosnym tańcu przekazać je do zapłodnienia mężczyznom. Ci nosili by je potem aż do momentu wylęgania w specjalnie wykształconych na brzuchach torbach. My zaś, strojąc się w piękne sukienki szykowałybyśmy się na kolejny miłosny taniec lub poszukiwanie kolejnego „konika” nie troszcząc się już zbytnio o los naszego aktualnego potomstwa. Pięknie i bezkrwawo.

Ale niestety, nie ma tak dobrze. Musimy się pogodzić z tym w co wyposażyła nas matka ewolucja...

Myszy i ludzie

Rodzina dzikich królików

Powtarzające się zmiany w układzie rozrodczym to cecha charakterystyczna dla wszystkich gatunków zwierząt iteroparycznych, czyli takich, które rozmnażać się mogą kilkakrotnie w ciągu życia. Natomiast menstruacja to specjalność raczej wąskiej grupy ssaków, do której oprócz kobiet należą jeszcze samice niektórych małp, ryjówkowatych i nietoperzy. Proces ten jest konsekwencją cyklicznych zmian w budowie endometrium macicy, których celem jest zapewnienie jak najlepszych warunków dla rozwoju zagnieżdżającego się zarodka. 

Myszy i ludzie, króliki, żyrafy, koty, jeże i małpy. Wszystkie ssaki wydają na świat potomstwo od kilku (średnio ludzie) do kilkudziesięciu (króliki) razy w życiu. Ale załatwiają to na zupełnie różne sposoby.
Zacznijmy od królików bo to ciekawy, wręcz przysłowiowy przypadek. Samice królików, jeśli aktualnie nie są w ciąży, stale gotowe są do rozmnażania. Sygnałem do owulacji, czyli uwolnienia dojrzałego do zapłodnienia jajeczka jest kopulacja. Królice nie mają więc ściśle zdefiniowanego cyklu ani nie przechodzą rui. Cały akt miłosny, niespecjalnie romantyczny, trwa nie dłużej niż 30 sekund a panie nie darzą swoich panów specjalnymi względami ani przed, ani w trakcie, ani po tym wydarzeniu. Dojrzałe jajeczka zostają uwolnione z jajników samicy w kilka godzin po kopulacji. Ich liczba a przez to wielkość miotu zależy wyłącznie od rozmiaru i kondycji samicy. Ponieważ, okres ciąży trwa około 30 dni praktycznie co miesiąc królicza para może mieć nowe dzieci. Jeśli dobrze policzyć, teoretycznie jedna samica królika domowego doczekać się może dziewięćdziesięciu miotów. Praktycznie, hodowcy polecają nie więcej niż 4-6 miotów w roku co i tak daje niebotyczną liczbę około 45 miotów w trakcie życia. A miot to średnio 4 do 8 dzieci.

Brr… nie chcę nawet przeliczać na sztuki. Wyobrażacie sobie takie liczby w przypadku kobiety?

Rodzina myszy

U samic myszy cykl rujowy (mysi odpowiednik cyklu menstruacyjnego) zamyka się zaledwie w 4-6 dniach. Nic w tym dziwnego, bo przecież życie przeciętnej myszy trwa mniej więcej 18 miesięcy. Owulacja jest spontaniczna, występuje najczęściej w nocy i towarzyszą jej zmiany w zachowaniu samicy. Pani mysz wygina grzbiet prezentując samcowi tylną, gotową do kopulacji część ciała. Gdy jest po wszystkim, samiec dosłownie zacementowuje pochwę wybranki czopem kopulacyjnym, tak by mieć pewność swego ojcostwa. Ciąża myszy trwa do 22 dni i kończy się porodem 5 do 8 młodych, którymi zajmuje się wyłącznie matka. Gdy do zapłodnienia nie dochodzi rozwinięta tkanka wyściełająca macicę zostaje po prostu wchłonięta. Nic się nie marnuje…
Czemu więc w ogóle nam, kobietom przydarzają się cykle menstruacyjne z bolesnymi często miesiączkami? Nie mogłybyśmy, podobnie jak króliki produkować jaja w miłosnym uniesieniu? O ile prostsza byłaby antykoncepcja w takim przypadku… I jak myszy resorbować całkowicie rozwiniętych tkanek macicy w przypadku gdy nie doszłoby do zapłodnienia? Naukowcy od dawna łamią sobie głowy nad tym problemem. I wydaje się, że jak do tej pory nie znaleziono w pełni satysfakcjonującej odpowiedzi na to pytanie.

Adaptacja czy efektu uboczny?

Pomysłów na to po co kobietom cykl i miesiączka przedstawiono w historii nauki co najmniej kilka. Najbardziej chyba zadziwiające wytłumaczenie zaproponował amerykański lekarz E. H. Ruddock (1822-1875). Według niego menstruacja dostarcza młodej kobiecie... uwaga, uwaga wszystkie Panie... zastępczej satysfakcji seksualnej, dzięki której może ona dłużej zachować dziewictwo. Pomysł ten (jako jeden z wielu) opisany został w czterotomowym dziele z 1930 roku Vitalogy. An Encyclopedia of Health and Home.
Długo zastanawiałam się nad sensem tego spostrzeżeniem i przyznam, że zupełnie nie mogę dociec co autor miał na myśli. Mimo to, zachęcam do czytania, znajdziecie tam mnóstwo nieocenionych, życiowych porad w zakresie higieny życia codziennego, frenologii, wyboru partnera życiowego i wychowywania dzieci. Fascynująca lektura! 

A wracając na poważnie do tematu. Trzy opisane niżej hipotezy reprezentują trzy różne podejścia do problemu ewolucji menstruacji i jej sensowności z punktu widzenia biologicznego. Hipotezy te opublikowano na łamach czasopisma The Quarterly Review of Biology.

Adaptacja - Hipoteza Oczyszczania

Ludzki plemnik "wypoczywający" na ścianie macicy

W roku 1993 Margie Profet, przedstawiła hipotezę ewolucji menstruacji jako adaptacji. Zwróciła uwagę na to, że miesiączka z biologicznego punktu widzenia jest bardzo kosztowna. Po pierwsze, powoduje znaczną utratę tkanek i cennych składników odżywczych takich jak żelazo, węglowodany czy białka a po drugie spowalnia proces rozmnażania. Złuszczanie a potem odbudowa endometrium zajmuje po prostu dużo czasu. Skoro są koszty, by cecha utrzymała się w ewolucyjnym wyścigu, muszą być i nie mniej znaczące korzyści. Zaproponowała, że korzyścią a więc i funkcją menstruacji może być cykliczne oczyszczanie macicy z wirusów, bakterii i grzybów, przenoszonych wraz ze spermą w trakcie seksu. 

Prosta, piękna i niezwykle chwytliwa hipoteza przyniosła Margie Profet, która nie posiadała nawet formalnego wykształcenia w zakresie biologii, ogromną popularność. Times, New York Times, Scientific American a nawet People Magazine okrzyknęły Profet intelektualną prowokatorką i „naukowym geniuszem”. Ale jak to mówią: nie wszystko złoto, co się świeci. Hipoteza Oczyszczania spotkała się z poważną krytyką a głównym zarzutem był brak dowodów eksperymentalnych. Wśród nich tego jednego podstawowego. Zakładając, że hipoteza jest słuszna powinniśmy spodziewać się mniejszej liczby patogenów w macicy po menstruacji niż przed. Tymczasem liczne prace nad zmianami składu flory bakteryjnej w trakcie cyklu wskazują na coś zupełnie odwrotnego – menstruacja wzmaga infekcje bakteryjne. Przyczyną tego zjawiska jest fakt, że krew menstruacyjna zawiera to co bakterie lubią najbardziej: żelazo, białka, aminokwasy i cukry, jest więc dla nich cudowną pożywką.

 Trochę adaptacja, trochę efekt uboczny - Hipoteza Oszczędzania

Zmiany w strukturze endometrium w trakcie cyklu menstruacyjnego

Kolejny interesujący głos w sprawie ewolucji cyklu i menstruacji zabrała w roku 1996 Beverly Strassmann, amerykańska antropolożka prowadzącą badania nad miesiączką w plemieniu Dogonów, w Zachodniej Afryce. Strassmann zwróciła z kolei uwagę na  energetyczne koszty cyklu menstruacyjnego. W oparciu o wyniki badań eksperymentalnych wykazała, że zużycie tlenu w endometrium wzrasta aż siedmiokrotnie w okresie od początku cyklu do momentu implantacji. Tlen niezbędny jest aby wyprodukować energię w procesie oddychania komórkowego. Oznacza to więc, że endometrium zużywa najwięcej energii w fazie lutealnej kiedy przygotowane jest do implantacji a najmniej w początkach fazy folikularnej. Energia ta przeznaczona jest na utrzymanie rozbudowanej masy tkankowej oraz podtrzymywanie  funkcji wydzielania glikoprotein, cukrów i aminokwasów. Bardziej ekonomicznie jest więc z punktu widzenia energetycznego, złuszczyć endometrium i czekać aż odrośnie niż podtrzymywać je w stanie w pełni rozwiniętym. Strassmann wyjaśniła również, że samo krwawienie menstruacyjne nie ma żadnej specyficznej funkcji. Jest efektem ubocznym rozwoju struktury endometrium w toku ewolucji. Porównując różne gatunki małp i człowieka pokazała, że obfite krwawienie miesięczne występuje u tych grup, w których endometrium jest grube i wielowarstwowe, jego naczynia krwionośne są liczne i spiralne a stosunek masy ciała potomstwa do masy ciała matki wysoki.

Hipoteza Strassmann przekonuje mnie jako badaczkę procesu rozmnażania kobiet najbardziej. Reprodukcja jest kosztowna z punktu widzenia energetycznego. Wzrost zużycia energii obserwuje się na każdym z jej etapów nie tylko u kobiet ale u wszystkich samic zwierząt. Każdy mechanizm pozwalający na jej oszczędność mógł być w toku ewolucji promowany zwłaszcza, że straty energii w warunkach ewolucyjnej przeszłości odrobić było znacznie trudniej niż obecnie.

Efekt uboczny - Hipoteza Koewolucji

Sześciodniowy embrion ludzki zagnieżdżający się w macicy

Finalne zdanie w dyskusji na łamach The Quarterly Review of Biology należało do Colina Finna, który roku 1998 przedstawił swoją hipotezę menstruacji jako efektu ubocznego równoczesnych ewolucyjnych zmian w budowie endometrium i w sposobie implantacji zygoty. Jego hipoteza, z grubsza sugeruje, że kobiety menstruują bo tak być musi. To ewolucyjna spuścizna doprowadzona w kobiecym wykonaniu do skrajności. A wszystko przez to, że naszym przodkom "zachciało się" w pewnym momencie żyworodności i wewnętrznego zapłodnienia. Z jednej strony ogromny krok w stronę poprawy bezpieczeństwa młodych ale z drugiej strony niezwykła komplikacja dla noszących te młode matek. Musiał się przecież wykształcić specjalny organ, który je przez jakiś czas chroni i odżywia. Ten organ to oczywiście macica. Zygoty pierwszych ssaków ograniczały się do czerpania zapasów z powierzchniowych tylko  gruczołów wydzielniczych endometrium co wiązało się z jego niedużym skomplikowaniem. Z czasem jednak, "przerzuciły się" na tryb bardziej agresywny. Zaczęły wnikać głęboko w ścianę macicy tak aby dostać się w bezpośrednie sąsiedztwo naczyń krwionośnych matek. To poskutkowało komplikacją w strukturze endometrium, która swoje apogeum osiągnęła u człowieka. O dokładnych przyczynach tej komplikacji można przeczytać w oryginalnym artykule Finna.
Poza zapewnieniem dostępu do jedzenia i tlenu trzeba było też chronić się przed układem immunologicznym matki. Bądź co bądź taka zygota to z punktu widzenia jej układu odpornościowego prawdziwy "kosmita". Nieznany organizm o kompletnie innym zestawie genów, który w jakiś tajemniczy sposób dobiera się do tkanek. W normalnych warunkach w odpowiedzi na coś takiego rozwija się lokalna reakcja zapalna. Co więc powoduje, że zygocie udaje się schować przed układem odpornościowym? Finn twierdzi, że kluczem do rozwiązania tego problemu był w ewolucji progesteron. U kobiet hormon ten wydziela się w znacznych ilościach, w fazie lutealnej, z ciałka żółtego jajnika. Ma właściwości przeciwzapalne i jeśli usunąć jego źródło w bardzo wczesnym etapie ciąży w macicy rozwija się infekcja. Zagnieżdżająca się zygota "potrafi podtrzymywać" produkcję progesteronu wydzielając inny hormon, gonadotropinę kosmówkową czyli hCG. Jeśli do zapłodnienia nie dochodzi, zygota się nie zagnieżdża, poziom progesteronu gwałtownie spada i zaczyna się miesiączka. Endometrium macicy jest tak bogate w tkankę i zróżnicowane, że wchłonięcie całego materiału organicznego nie wchodzi w grę dlatego łuszczy się a kobieta krwawi.
Niby proste i eleganckie wytłumaczenie a jednak kompletnie nie przekonuje mnie dlaczego w ogóle istnieją cykle menstruacyjne.

Dyskusja wciąż trwa. Powstają coraz to nowe hipotezy i nie ma zgody co do tego, która z nich może przedstawiać prawdziwy, ewolucyjny scenrariusz rozwoju wypadków. Jedno jest jasne, cykl menstruacyjny i miesiączka są bepośrednią konsekwencją naszego systemu rozmnażania. Nie można rozpatrywać ich jako oddzielnych i niezależnych cech. Dla naszych przodkiń oba wydarzenia był raczej rzadkością niż normą. O tym jakie są tego konsekwencje dla życia współczesnych kobiet napiszę w następnym poście.

Cytowane prace:
Profet M. (1993) Menstruation as a Defense Against Pathogens Transported by Sperm. Quarterly Review of Biology, 68: 335-86 [tekst]
Strassmann B. I. (1996) The evolution of endometrial cycles and menstruation. Quarterly Review of Biology 71:181-220. [tekst]

Finn C.A. (1998) Menstruation: a nonadaptive consequence of uterine evolution. Quarterly Review of Biology, 73: 163-73 [tekst]

Jeśli kogoś zafascynowała historia Margie Profet, która z niewyjaśnionych przyczyn nagle zniknęła z areny naukowej tutaj można przeczytać więcej.