表皮、真皮及其衍生物的演变过程

所有生物都拥有像“皮肤”一样的表层,将身体和外界环境分隔开来,起到保护机体、抵御各种微生物侵袭、调节内外物质的流通以及接受和传递与其他生物之间的信号的作用。不同物种甚至同一种群但生存方式不同的物种间皮肤的解剖学特点相差甚远,我们可以通过了解皮肤的各种结构和生化功能的演变过程来揭示人类皮肤的奥秘。

 皮肤结构:表皮、真皮、皮下组织

生命起源于海洋,正如人类的胚胎最早沐浴在羊水中一样。最原始、最简单的生物如珊瑚、水母等一些肠腔动物,正是发生在海洋中。这些生物只有两层细胞:外层和水环境相接触,其体表可形成微绒毛结构,具有吸收功能;内层细胞则形成肠腔。

随后,海洋蠕虫及淡水、陆地上相应的生物,其表皮外开始出现一层厚的角质层,蟹类和龙虾的角质层更是由于有钙质的成分而变得十分坚硬。

随着无脊椎动物向脊椎动物的进化,“皮肤”的结构变得越来越复杂。最简单的脊索动物如海蛸的幼虫
和生活在海底的蛞蝓,它们只有一层表皮细胞,附着于基底层上,其下方的两层胶原和当中的胶冻状带组成类似真皮的结构,这也可以说是现代脊椎动物真皮的前身。

脊椎动物包括鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类和哺乳动物。所有脊椎动物的皮肤均由表皮和真皮组成:表皮由层状、紧密排列的细胞组成,系基底层细胞分化而来,是机体的屏障;真皮源于中胚层,由细胞外基质和胶原纤维组成,这和人类皮肤的结构已经非常接近。同时,随着脊椎动物成功地从海洋向陆地迁居,还衍生出一系列新的结构,包括腺体、鳞片、羽毛、毛发、触角、爪子和甲,大多数变化都和表皮相关。

鱼鳞系鱼类所特有,其上覆以薄薄的一层表皮和真皮,随着两柄动物移居到地面上生活,鱼鳞结构基本消失,其表皮由基底层出芽形成数层细胞而组成,最终角化形成很薄的角质层,周期性地脱落。爬行动物是真正的陆柄动物,防止皮肤干燥是它们首要解决的问题,而解决问题的关键就是其体表的鳞片。鳞片实质是皮肤折叠而成,表面有一层厚的角质层,角化细胞具有质硬的β-角蛋白和柔韧的α-角蛋白。爬行动物通过表皮细胞不断的增殖、分化、脱落来更新表皮,但蛇和蜥蜴例外,后两者在周期性蜕皮的同时形成新的表皮。随着爬行动物向鸟类的进化,其体表开始出现羽毛,羽毛被认为是由爬行动物的鳞片进化而来,它由β-角蛋白组成,通过定期的脱落来更新,鸟类的表皮和真皮都很薄。

大多数有毛皮的哺乳动物,从啮齿类到羊,只有一层薄薄的表皮,约2~3层细胞。哺乳动物最大的特点是拥有毛发。毛发的起源与鳞片或羽毛不同,它很可能起源于古老的爬行动物的鳞片之间,最早可能是一种感觉装置。研究发现,现在的有袋类动物和啮齿类动物的尾部仍有鳞片样结构,在这些鳞片的结合点处可见到三四个一组的原始毛囊的结构,这些动物尾部鳞片的角化过程类似于爬行动物和鸟类,但鳞片结合点处却出现有颗粒层的角化,后者是典型的哺乳动物的特征。

此外,表皮还形成一系列衍生物,如羽翎、爪子、甲、蹄和角。

人类的皮肤没有起保护作用的皮毛,也可能因此表皮要厚一些,而掌跖部位的角质层更比有毛的皮肤要厚得多。有意思的是,鲸同样具有很厚的表皮,但表面呈角化不全改变,其真皮一表皮的结合呈高度锯齿状,提示表皮细胞的发生很快,这一特点和人类银屑病的表皮非常相似。

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