Giải phẫu và sinh lý

Hầu hết các khía cạnh sinh lý người đều tương đồng với các khía cánh sinh lý động vật. Cơ thể con người bao gồm các phần chân, thân, tay, cổ và đầu. Cơ thể người trưởng thành được cấu thành bởi khoảng 100 nghìn tỷ tế bào. Những hệ thống sinh học tồn tại ở người bao gồm hệ thần kinh, hệ tuần hoàn, hệ tiêu hóa, hệ nội tiết, hệ miễn dịch, hệ vỏ bọc, hệ bạch huyết, hệ vận động, hệ sinh dục, hệ hô hấp và hệ tiết niệu.[118][119] Công thức răng của con người là 2.1.2.3 2.1.2.3 {\displaystyle {\tfrac {2.1.2.3}{2.1.2.3}}} . Con người có vòm miệng ngắn hơn và răng nhỏ hơn so với những linh trưởng khác. Con người là loài linh trưởng duy nhất có răng nanh ngắn và tương đối phẳng. Răng người có đặc trưng mọc khăng khít và những khoảng răng rụng thường sẽ được lấp nhanh chóng bởi răng mới ở những cá nhân trẻ tuổi. Răng hàm thứ ba (răng khôn) ở người đang dần tiêu biến, nhiều cá nhân thậm chí không có răng này khi sinh.[120]

Giống tinh tinh, con người sở hữu nhiều vết tích tiến hóa như xương cùng, ruột thừa, khớp vai linh hoạt, các ngón tay nắm được và ngón cái đối nhau (tức có thể chĩa vuông góc với các ngón còn lại).[121] Ngoài đi đứng bằng hai chân và kích thước não lớn, con người khác biệt với tinh tinh chủ yếu ở khứu giác, thính giác và khả năng tiêu hóa protein.[122] Mặc dù con người có mật độ nang lông tương đương các loài vượn khác, song lông cơ thể ở người chủ yếu là lông tơ, ngắn và có phân bố thưa thớt.[123][124] Con người có khoảng 2 triệu tuyến mồ hôi trên toàn bộ cơ thể, nhiều hơn so với tuyến mồ hôi rời rạc của tinh tinh, chủ yếu tập trung quanh lòng bàn tay/bàn chân.[125]

Chiều cao trung bình của một nam giới trưởng thành rơi vào khoảng 171 cm (5 ft 7 in) và chiều cao trung bình của nữ giới trưởng thành rơi vào khoảng 159 cm (5 ft 3 in) (trên toàn cầu).[126] Một số cá nhân bắt đầu suy giảm tầm vóc ở tuổi trung niên, song quá trình này thường diễn ra ở người già.[127] Dân số loài người đang phổ quát cao lớn hơn, có vẻ là kết quả của chế độ dinh dưỡng, trình độ y tế và điều kiện sống tốt hơn.[128] Khối lượng trung bình của một người trưởng thành là 59 kg (130 lb) đối với nữ và 77 kg (170 lb) đối với nam.[129][130] Trọng lượng cơ thể và kiểu hình cơ thể chịu ảnh hưởng từ các yếu tố di truyền và môi trường, và khác nhau giữa từng cá nhân.[131][132]

Con người có khả năng ném nhanh và chính xác hơn bất kỳ loài vật nào khác.[133] Họ nằm trong số những loài vật chạy đường dài tốt nhất, song khá chậm chạp khi chạy ở cự ly ngắn.[122][134] Lông mỏng và tuyến mồ hôi hiệu quả là những đặc điểm tiến hóa giúp con người tránh khỏi kiệt sức vì tăng thân nhiệt khi chạy đường dài.[135]

Di truyền

Kiểu nhân đồ cơ bản của con người, biểu thị các nhiễm sắc thể giới tính nam (XY) và nữ (XX).

Như hầu hết các động vật khác, con người là loài nhân thực lưỡng bội. Mỗi tế bào xôma sở hữu hai bộ 23 nhiễm sắc thể, mỗi bộ kế thừa từ bố hoặc mẹ; các giao tử chỉ sở hữu duy nhất một bộ nhiễm sắc thể trộn lẫn từ hai bộ nhiễm sắc thể bố mẹ. Trong số 23 cặp nhiễm sắc thể, 22 cặp là nhiễm sắc thể thường và 1 cặp là nhiễm sắc thể giới tính. Hệ thống định giới ở người là XY, trong đó nữ giới có nhiễm sắc thể giới tính XX và nam giới có nhiễm sắc thể giới tính XY.[136] Di truyền và môi trường là hai yếu tố dẫn đến sự khác biệt sinh học ở thể trạng, sinh lý, nhạy cảm bệnh tật và khả năng tâm thần. Tuy nhiên ảnh hưởng của chúng đến sự bộc lộ tính trạng vẫn chưa được giới khoa học hiểu rõ.[137][138]

Mặc dù không hai cá nhân nào giống hệt nhau về mặt di truyền (kể cả các cặp song sinh giống nhau như đúc),[139] mức độ tương đồng di truyền ở hai cá nhân bất kỳ vẫn lên tới 99,5%-99,9%.[140][141] Điều này cho thấy con người đồng nhất với nhau hơn hẳn các loài vượn lớn khác, bao gồm cả tinh tinh.[142][143] Sự khác biệt ADN không đáng kể ở người chứng tỏ một sự kiện thắt cổ chai dân số từng xảy ra vào thế Canh Tân muộn (khoảng 100.000 năm trước).[144][145] Chọn lọc tự nhiên liên tục gây áp lực lên các quần thể người, và ta có bằng chứng cho thấy bộ gen người ở một số vùng đã được chọn lọc định hướng suốt 15.000 năm qua.[146]

Bộ gen người được giải trình tự lần đầu tiên vào năm 2001[147] và tính đến năm 2020 thì hàng trăm nghìn bộ gen đã được giải trình tự.[148] Năm 2012, Dự án HapMap Quốc tế so sánh bộ gen của 1.184 cá nhân từ 11 quần thể và đã xác định được 1,6 triệu các đa hình đơn nucleotide (single nucleotide polymorphism).[149] Quần thể châu Phi sở hữu số lượng dị biến di truyền riêng tư (private genetic variant) cao nhất. Trong khi nhiều dị biến ở các quần thể bên ngoài châu Phi cũng được tìm thấy ở các quần thể châu Phi, tuy nhiên vẫn có một số lượng lớn dị biến riêng biệt chỉ xuất hiện ở quần thể châu Đại Dương và châu Mỹ.[150] Theo ước tính năm 2010, con người có khoảng 22.000 gen.[151] Bằng phương pháp so sánh ADN ty thể (loại ADN chỉ được truyền qua dòng mẹ), các nhà di truyền học kết luận rằng tổ tiên nữ giới chung cuối cùng mang chỉ thị di truyền (genetic marker) của tất cả các cá thể người hiện đại chắc chắn đã sống cách đây khoảng 90.000-200.000 năm.[152][153][154][155]

Vòng đời

Phôi thai 5 tuần tuổi dài 10 mm

Sinh sản của con người bắt đầu với quá trình thụ tinh trong thông qua quan hệ tình dục, điều mà vào thời buổi hiện đại cũng có thể đạt được bằng công nghệ hỗ trợ sinh sản.[156] Thời gian thai nghén trung bình ở phụ nữ là 38 tuần nhưng có thể sai lệch đến 37 ngày.[157] Giai đoạn phôi thai kéo dài 8 tuần đầu; vào tuần thứ chín, phôi chuyển sang giai đoạn bào thai.[158] Khởi phát chuyển dạ hoặc mổ lấy thai có thể được thực hiện nếu đứa trẻ cần được sinh ra sớm vì lý do y tế.[159] Ở các nước phát triển, trẻ sơ sinh lúc mới chào đời thường nặng 3–4 kg (7–9 lb) và cao 47–53 cm (19–21 in).[160][161] Tuy nhiên ở các nước đang phát triển, tình trạng nhẹ cân còn khá phổ biến, góp phần làm tăng nguy cơ tử vong ở trẻ.[162]

So với những giống loài khác, việc sinh đẻ của con người rất nguy hiểm, có thể dẫn đến nhiều biến chứng và thậm chí tử vong.[163] Kích thước phần đầu thai nhi loài người thường trùng khít với lỗ xương chậu không như các loài linh trưởng khác.[164] Nguyên do của đặc điểm này chưa được hiểu hoàn toàn,[n 3] song nó khiến cho quá trình rặn đẻ rất đau đớn và có thể kéo dài tới 24 tiếng hoặc hơn.[166] Ở các nước giàu có trong thế kỷ 20, tỷ lệ sinh nở thành công tăng lên đáng kể nhờ các công cụ y tế mới. Trái lại, mang thai và sinh con không cần phụ sản ở những nước đang phát triển khiến nguy cơ người mẹ tử vong cao gấp 100 lần so với các nước phát triển.[167]

Ở loài người, cả bố và mẹ đều tham gia vào quá trình nuôi nấng con nhỏ, trái ngược với các loài linh trưởng khác, thường chỉ riêng con cái đảm nhận công việc này.[168] Trẻ con loài người bất lực khi mới chào đời, chúng tiếp tục phát triển trong vòng vài năm và trưởng thành sinh dục khi được khoảng 15-17 tuổi.[169][170][171] Quãng đời người có thể được chia thành các giai đoạn/độ tuổi tùy thuộc vào tiêu chí phân loại (có khi được chia thành 3 giai đoạn, có khi lại là 12). Một số giai đoạn phổ biến bao gồm tuổi sơ sinh, tuổi thơ ấu, tuổi mới lớn, tuổi lớn và tuổi già.[172] Độ dài các giai đoạn đời người khác nhau ở từng nền văn hóa và từng thời kỳ lịch sử nhất định, song có điểm chung là giai đoạn tăng trưởng nhảy vọt ở độ tuổi thanh thiếu niên.[173] Phụ nữ mãn kinh và trở nên vô sinh vào khoảng năm 50 tuổi.[174] Có nghiên cứu cho rằng hiện tượng mãn kinh giúp làm tăng độ thành công sinh sản tổng thể của phụ nữ, bởi lẽ nó cho phép họ dốc nhiều thời gian và nguồn lực hơn cho những đứa con hiện có, bao gồm cả những đứa cháu chắt (giả thuyết bà cố), thay vì tốn sức sinh đẻ khi về già.[175][176]

Tuổi thọ con người phụ thuộc vào hai yếu tố chính, di truyền và lối sống.[177] Vì nhiều lý do, bao gồm mặt sinh học/di truyền, phụ nữ bình quân sống thọ hơn nam giới khoảng 4 năm.[178] Tính đến năm 2018, tuổi thọ trung bình toàn cầu của trẻ em gái được ước tính ở mức 74,9 tuổi, và của trẻ em trai là 70,4 tuổi.[179][180] Tuổi thọ con người cũng tùy thuộc vào khu vực địa lý, chủ yếu tương quan với sự phát triển kinh tế — chẳng hạn, tuổi thọ trung bình tại Hồng Kông là 87,6 đối với trẻ em gái và 81,8 đối với trẻ em trai; trong khi đó, tuổi thọ trung bình ở Cộng hòa Trung Phi là 55,0 đối với trẻ em gái và 50,6 tuổi đối với trẻ em trai.[181][182] Nhìn chung thì nhân khẩu của các nước phát triển đang bị già hóa, với độ tuổi trung vị là khoảng 40 tuổi. Ở các nước đang phát triển, độ tuổi trung vị nhân khẩu nằm trong khoảng 15-20 tuổi. Ở châu Âu, cứ 5 người lại có 1 người trên 60 tuổi; còn ở châu Phi, cứ 20 người lại có 1 người trên 60 tuổi.[183] Năm 2012, Liên Hợp Quốc ước tính dân số sống thọ hơn 100 tuổi trên khắp thế giới rơi vào khoảng 316.600 người.[184]

Các giai đoạn trong đời người
Trẻ sơ sinh trai và gái	Bé trai và bé gái trước tuổi dậy thì	Nam giới và nữ giới thanh thiếu niên	Đàn ông và phụ nữ trưởng thành	Đàn ông và đàn bà cao tuổi

Chế độ ăn

Cộng đồng người tại Bali, Indonesia, đang chuẩn bị một bữa ăn.

Con người là loài ăn tạp, có khả năng tiêu thụ nhiều loại thực vật và động vật.[185][186] Các dân tộc người trên thế giới có những chế độ ăn riêng từ thuần thịt đến thuần chay. Chế độ ăn uống bị hạn chế có thể dẫn đến các bệnh lý suy dinh dưỡng ở người; tuy nhiên, các tộc người ổn định đã thích nghi với nhiều kiểu chế độ ăn thông qua sự chuyên biệt di truyền và các quy ước văn hóa nhằm cân bằng dưỡng chất từ thức ăn.[187] Văn hóa thường phản ánh chế độ ăn của con người, và rốt cuộc đã dẫn đến sự phát triển của khoa học thực phẩm.[188]

Biến thiên sinh học

Các biến đổi về số lượng và thứ tự của các gen (A-D) tạo nên biến thiên di truyền có thể thấy trong và giữa các quần thể người

Sự khác biệt ở các tính trạng như nhóm máu, bệnh di truyền, đặc điểm sọ não, đặc điểm khuôn mặt, hệ cơ quan, màu mắt, kết cấu và màu tóc, chiều cao và dáng dấp, cũng như màu da, giữa từng cá nhân được gọi là sự biến thiên sinh học (biological variation). Chiều cao điển hình của người trưởng thành nằm trong khoảng từ 1,4 đến 1,9 m (4 ft 7 in đến 6 ft 3 in), nhưng còn phụ thuộc rất lớn vào giới tính, sắc tộc và huyết thống.[189][190] Các gen ở người định đoạt một phần kích thước cơ thể, nhưng các yếu tố môi trường như chế độ ăn uống, vận động thể dục và giờ giấc đi ngủ cũng có tác động đáng kể.[191]

Ta có bằng chứng cho thấy các quần thể người trên thế giới thích nghi di truyền với các yếu tố bên ngoài khác nhau tương ứng. Chẳng hạn, các gen cho phép người trưởng thành tiêu hóa đường lactose hiện diện thường xuyên hơn ở những quần thể có lịch sử thuần hóa gia súc lâu đời hoặc tiêu thụ nhiều sữa bò.[192] Chứng thiếu máu hồng cầu hình liềm, có thể gia tăng sức chống đỡ đối với bệnh sốt rét, thường xuất hiện ở những quần thể sống ở nơi bệnh sốt rét đầy rẫy.[193][194] Những quần thể sống lâu đời ở các vùng khí hậu đặc thù phát triển các kiểu hình cụ thể để thích nghi với điều kiện đó; ví dụ như tầm vóc thấp và chắc nịch ở vùng lạnh, cao gầy ở vùng nóng, và thể tích phổi lớn ở vùng núi cao.[195][196] Ở mức độ cao hơn, quần thể người tại Bajau sống ngoài đại dương đã tiến hóa những đặc điểm cực kỳ độc đáo để có thể lặn tự do.[197]

Tóc người có nhiều màu từ đỏ đến vàng, từ nâu đến đen, với màu đen xuất hiện với tần suất cao nhất.[198] Màu tóc phụ thuộc vào số lượng hắc tố mà cơ thể sản sinh. Nồng độ hắc tố giảm dần theo tuổi tác, dẫn đến tóc bạc hoặc thậm chí trắng. Màu da người có thể biến thiên từ nâu đen đến hồng đào nhạt, hoặc thậm chí gần như trắng toát hoặc không màu nếu cá nhân mắc phải bạch tạng.[199] Màu da có xu hướng thay đổi theo khí hậu và nói chung tương quan theo mức độ bức xạ cực tím ở khu vực địa lý nhất định, với các quần thể có da sẫm màu phân bố chủ yếu ở đường xích đạo.[200] Sạm da có lẽ hình thành để chống chọi với bức xạ cực tím của Mặt Trời.[201] Trái lại thì sắc tố da sáng màu hình thành để đối phó với sự thiếu hụt vitamin D, vốn được cơ thể người tự tổng hợp nếu có ánh sáng Mặt Trời.[202] Da người cũng có khả năng sạm màu khi phơi bày trước bức xạ cực tím (thường gọi là da rám nắng).[203][204]

Một người Libya, một người Nubia, một người Syria, và một người Ai Cập được minh họa trên bức tranh tường tại lăng mộ Seti I.

Có tương đối ít sự khác biệt giữa các quần thể địa lý của con người, và hầu hết các biến thiên sinh học chỉ dừng ở cấp cá thể.[199][205][206] Phần lớn sự biến thiên đó mang tính liên tục mà không có ranh giới phân định rõ ràng.[207][208][209][210] Dữ liệu di truyền đã chứng minh rằng dù cho ta có phân chia loài người thành các nhóm chủng tộc thế nào đi chăng nữa, thì hai người từ cùng một nhóm chủng tộc cũng khác biệt nhau giống như hai người từ bất kỳ hai nhóm chủng tộc khác nhau nào.[211][212][213] Các quần thể da sẫm màu ở Châu Phi, Úc và Nam Á không có quan hệ họ hàng gần với nhau.[214][215]

Nghiên cứu di truyền đã cho thấy các quần thể người bản địa của Châu Phi đa dạng nhất về mặt di truyền[216] và sự đa dạng di truyền giảm dần theo khoảng cách di cư tính từ Châu Phi, rất có thể là hậu quả của một sự kiện thắt cổ chai dân số trong lịch sử di cư của loài người.[217][218] Những quần thể ngoài châu Phi hấp thụ đầu vào di truyền mới thông qua việc giao phối với các quần thể người cổ địa phương, và họ có thành phần di truyền Neanderthal và Denisova cao hơn so với các quần thể ở châu Phi,[150] song gen Neanderthal ở các quần thể châu Phi có lẽ bị đánh giá thấp hơn mức thực tế.[219] Hơn nữa, các nghiên cứu gần đây đã phát hiện rằng các quần thể người ở châu Phi cận Sahara, và đặc biệt là Tây Phi, sở hữu các biến thể di truyền tổ tiên vốn tồn tại trước loài người hiện đại (về mặt giải phẫu) và đã tiêu biến ở hầu hết các quần thể ngoài châu Phi. Số gen tổ tiên này được cho là bắt nguồn từ sự lai tạp với một hominin cổ xưa chưa xác định đã phân tách trước khi dòng dõi Neanderthal chia cắt khỏi dòng dõi người hiện đại.[220][221]

Con người là loài vật phân hóa giới tính, chia thành nam giới và nữ giới.[222][223][224] Mức độ biến thiên di truyền giữa hai giới loài người rất đáng kể. Trong khi sự biến thiên di truyền nucleotide giữa các cá thể cùng giới tính trong các quần thể toàn cầu không vượt quá 0,1% –0,5%, thì sự khác biệt di truyền giữa nam và nữ đạt ít nhất từ 1-2%. Nam giới trung bình nặng hơn 15% và cao hơn 15 cm (6 in) so với nữ giới.[225][226] Nhìn chung, nhờ vào lượng cơ bắp nhiều hơn và kích cỡ sợi cơ lớn hơn của nam giới, họ sở hữu phần thân trên khỏe hơn 40–50% cũng như phần thân dưới khỏe hơn 20–30% khi so với nữ giới trung bình ở cùng hạng cân.[227] Nữ giới bình quân có tỷ lệ mỡ cơ thể cao hơn nam giới.[228] Ngoài ra, nữ giới có làn da sáng màu hơn nam giới trong cùng một quần thể; sở dĩ bởi phụ nữ hấp thụ nhiều vitamin D hơn trong thời kỳ thai nghén và cho con bú.[229] Bởi sự khác biệt nhiễm sắc thể giữa nam giới và nữ giới này, một số bệnh tật liên quan đến nhiễm sắc thể X và Y chỉ ảnh hưởng một giới tính nhất định.[230] Cũng do khối lượng và thể tích khác nhau, giọng nam thường trầm hơn giọng nữ một quãng tám.[231] Hầu hết phụ nữ đều sống thọ hơn đàn ông trong mọi quần thể trên thế giới.[232]