胎児は母親から酸素や栄養分を受け取ります。それを「母親の血液がへその緒を通って胎児の心臓へ流れる」と説明してよいでしょうか。胎盤では、母親側と胎児側の血液の流れを基本的に分けたまま、物質をやり取りします。交換するものと、その物を運ぶ血液全体を区別することが重要です。
二つの循環を、一つの輪にしない
母親の血液は母親の心臓を中心とした循環を、胎児の血液は胎児の心臓を中心とした循環をしています。胎盤では両者が近接し、間の組織を介して酸素や栄養分、二酸化炭素などが移ります。通常の模式図では、母親の血管をそのまま胎児の血管につないで一本にしません。
水の入った二つの区画が薄い仕切りを介して物質を交換する模型を考えると、区画の中の液がすべて混ざらなくても、一部の物質を移せることが分かります。ただし、胎盤は単純な穴あきの布ではなく、生きた組織です。通る物質と通り方はさまざまで、模型のすべてが人体と一致するわけではありません。
矢印は、運ぶものごとに分ける
酸素や栄養分の受け渡しは、母親側から胎児側へ向かうものとして整理します。二酸化炭素など、胎児側から母親側へ渡すものもあります。どの物質も同じ向きにしか移らないと考えないようにしましょう。図の一つの太い矢印に全部をまとめると、方向の違いが消えてしまいます。
へその緒は胎児と胎盤を結びます。母親の胃から食べ物の粒が、そのままへその緒の管を通るわけではありません。母親の消化管で消化・吸収され、血液で運ばれた物質が交換に関わります。「食べ物」と「吸収された栄養分」という言葉の違いも、この図では大切になります。
例題1｜二種類の矢印を描く
模式図で左を母親側、右を胎児側とします。酸素の供給を表す矢印Aと、胎児が生じた二酸化炭素の受け渡しを表す矢印Bは、それぞれどちら向きですか。
Aは左から右、Bは右から左です。これは物質の受け渡しの矢印であり、血液全体が同じように仕切りを越えるという意味ではありません。二つの血液の循環はそれぞれ別の線で描き、その間に物質の矢印を置くと、二種類の流れを区別できます。
例題2｜液全体と目印の移動
交換を考える模型で、左に100mL、右に80mLの液があり、左だけに小さな目印の粒を入れました。しばらく後、右でも目印が見つかりましたが、左右の液量は変わりませんでした。「左の液100mLが全部右へ移った」という説明は成り立ちますか。
成り立ちません。観察したのは目印が右に現れたことと、液量が変わらなかったことです。すべての液が移ったとする説明は、その観察と合いません。目印の通過と液全体の移動は別に記録します。この模型は交換の考え方を取り出したもので、実際の胎盤がどんな粒でも通すという意味ではありません。
胎盤を万能な壁にしない
二つの血液が通常そのまま混ざらないことは、何も通らないことを意味しません。酸素や栄養分の受け渡しがあるからこそ、胎児の成長を支えられます。一方で、胎盤がすべての有害な物質を完全に止める、と断定するのも正しくありません。「分かれている」と「物質が全く移れない」は異なる性質です。
入試の資料に特定の物質の通りやすさが示されている場合は、その資料の条件を使います。別の物質でも同じ割合で移るとは限りません。また、ここで述べる基本的な循環の整理は、分娩時なども含めて血液の接触が絶対に起こらないと主張するものではありません。学習図がどの場面を扱っているかを確かめましょう。
胎児の肺と、酸素の入口
胎児は母親の体内で、出生後のように肺へ空気を吸い込んで酸素を取り入れているのではありません。胎盤を通じて酸素を受け取ります。そのため、成人の肺循環の図を、そのまま胎児の図へ写せばよいわけではありません。詳しい血流の迂回路を問わない問題では、酸素の交換場所が異なるという点を押さえます。
解答をまとめるなら、「母親側と胎児側の血液は基本的に分かれ、胎盤を介して必要な物質を交換する」と書きます。受け取ることをすべて混ざることと考えない読み方は、膜を使う実験や植物の物質移動にもつながります。へその緒の位置、血液の輪、物質の矢印を別々に描いてみてください。
図を読み直すときの補足
母親側の血液を赤、胎児側の血液を青で塗った図があっても、その色が酸素の多い少ないを表すとは限りません。二人の循環を見分けるための配色かもしれないからです。ほかの循環図では赤と青を酸素量の違いに使うこともあるので、図ごとに凡例を読みます。前に見た配色の意味を、そのまま持ち込まないことが大切です。
胎児側へ酸素が渡る前後を比べたいなら、胎児の血液が胎盤へ向かう経路と、胎盤から戻る経路を対応させます。母親側の入口と胎児側の出口を、同じ血液の前後として比較すると、二つの循環をつないでしまいます。どちらの血液を追っているかを指で示しながら、交換場所を通る前と後を探すと、経路図の取り違えを防げます。