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第1章 疯狂的进化: 从猿人到智人,拢共分几步?(第2页,共2页)

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08为什么男性脆弱的睾丸要悬挂在体外?

进化虽然是一个缓慢的过程,但它却无时无刻不在进行着。即使是自诩高级的人类,也存在着许多不完美的身体特征。但这众多的缺陷里,最让人“蛋疼”的莫过于男人悬挂在体外的睾丸。比起女性胸前“两团肉”的抱怨,男性对自己裤裆的累赘才是最深恶痛绝的。按理来说,睾丸可是男人最重要的器官之一。如果下体受到了任何损伤,就等于宣告了传宗接代大业的破产。从进化角度来看,这将无法把自己的优良基因遗传下去,事关重大。

但在现实生活中,男性睾丸却偏偏暴露在体外,只由一层薄薄的阴囊包裹,没有任何保护措施。

想象一下,用拇指把硬币弹向天空。再以同样的力度,弹一下自己的手臂,痛吗?几乎没有感觉。但用相同的动作,以相同的力道对准蛋蛋呢?后果很严重。所以“蛋蛋”也成了男人的死穴,不少格斗术都有针对男性的阴招。一旦击中要害,男人便会瞬间丧失行动能力,动弹不得。

这个弱点的存在,显然有悖于常理。于是也产生了这么一个问题,这个明显的弱点,为什么没有在漫长的进化中被“修正”?

首先,我们可以从一种难以启齿的男性疾病说起——隐睾症。其实在胎儿阶段,人类睾丸是处于腹腔内的。随着发育的推进,到28周以后就会不断下移掉入阴囊内,最后悬挂在体外。但若是这个过程出了什么差错,使睾丸无法下降,就会形成隐睾。所以隐睾症又称“睾丸下降不全”,是小儿最常见的男性生殖系统先天性疾病之一。

隐睾症的一个并发症,便是生育能力下降或不育。睾丸能制造精子,分泌雄激素,但是只有在低于正常体温的情况下,正常的精子才能产生。实验证明,精子生存的最佳温度是35c左右,但腹腔内的温度却有37c那么高。这2~3c的温差,就足以使敏感的精子活性呈直线下降。

针对这一现象,科学家们早在1926年便提出了“冷却假说”:睾丸悬挂在体外,能够使其温度低于体温。只有这样,人类传宗接代的筹码——精子,才能更好地发挥作用。

从人类睾丸的结构看来,它展现出了一些复杂而微妙的温度调节特征。例如,阴囊的皮肤总是皱巴巴的,堪比百岁老人的脸皮。虽然不太美观,但暴露的表面积越大就等于越凉爽。所以这些松弛的皱褶,正起到散热的作用。

在夏天,男性朋友们往往能感受到自己的阴囊下垂得厉害,表面也更加湿润。但到冬天,阴囊表面的褶皱会收缩得更紧致,表面也会更干燥些。同样的,私处卷曲的毛发也有利于排汗和散热。就连男性睾丸的不对称,都能用“冷却假说”来解释。在现实生活中,你绝对找不到一个睾丸对称的男人。

我们可以欣赏一下雕塑《大卫》,《大卫》被认为是最值得夸耀的人体雕像之一。雕塑中“大卫”的睾丸左侧略低,而右侧略高,再仔细点看还一边向外,一边向内。而这种一高一低、一前一后的模式,其实可避免相互挤压而引发的睾丸过热。每个睾丸都在自己的固定轨道运动,对散热有着一定的作用。若阴囊是光秃秃、滑溜溜且对称的模样,则极有可能造成睾丸过热,降低精子的活性。

此外,人类的阴囊远不是挂在体外的摆设那么简单。某些时候,它们还能发动“被动技能”来保护睾丸和精子。虽然睾丸本身没有主观意识,但肌肉却存在着一些微妙的反射。提睾肌是位于精索内外筋膜之间的一层肌肉组织,在温度调节中起着重要的作用。

当环境温度变冷时,睾丸就会被阴囊移向接近下腹部的位置,这样睾丸可以获得一些体表的温暖;若环境温度较热时睾丸则远离下腹部,以增加暴露面积达到散热的效果。所以这也是为什么不建议男性穿紧身牛仔裤、三角内裤的原因。除了难受以外,还可能让提睾肌无法收缩自如,导致下体过热。

当然,“冷却假说”后来也添加了新内容,这些新内容被称为“激活假说”。精子对温度的微小波动都是十分敏感的。当环境温度与体温相近时,精子的活力就会瞬间增加,变得更加活泼。但这种活泼更像是一种“回光返照”,只持续一段时间便会很快掉落谷底。更确切地说,精子在体温下活蹦乱跳的时间不过是50分钟至4小时。而这,也正是它们通过女性生殖道找到卵子所需的时长。

从进化的角度来看,男性生殖器官的设计,只有高效地适应女性生理结构才有意义。这也是“激活假说”的关键之处:当精子进入女性生殖道后,上升的温度能有效地“激活”精子。这种短暂的狂热,可让其获得能量,开启一段抢夺卵子的“长征”之路。而在其余的时间里,精子还是适宜待在阴凉的睾丸内,储备能量等待一次生命的大和谐。

不过,虽然这个假说看上去合理,但也仍有科学家难以解释的矛盾。毕竟,精子的理想生存温度,可不是光速这种宇宙恒定的常数。在漫长的进化中,让精子的适应温度与人体体温相同,看起来也并不是什么难事。

首先几乎所有的人体细胞都能忍受37c的温度,就连最珍贵的卵子都不例外。那为什么不是精子来适应人体温度?反而是矫情地搞起了特殊化,大费周章地把睾丸挂在体外降温。如果硬是要用这“冷却假说”来解答,确实有些太过“就本溯源”了。

事实上,也只有部分哺乳类动物,才会将睾丸赤裸裸地挂在体外。而地球上的很多动物,都会将睾丸深深地藏在体内。例如同为哺乳类动物的大象、马岛猬、金毛鼹、象鼩、海牛和岩狸等就没有出现任何睾丸位置的下降。怎么到这些动物身上,精子就不怕高温了呢?

其实除了“冷却/激活假说”,人类对于这奇怪的睾丸还提出了许多理论或假说。每一个理论都有几分道理,但却又有不可忽视的矛盾之处,没有一项是令人绝对满意的。而这其中最诡异的,莫过于睾丸的“累赘假说”。这个假说将睾丸类比作孔雀的羽毛,认为睾丸是一种展现男性遗传品质的装饰品。

孔雀的羽毛既美艳又笨重,但这也是雄孔雀炫耀自身能力强大的资本,就像某种暗示:因为我身强体壮,所以我完全有能力背负这巨大的累赘。按照这个理论解释,人类外挂的睾丸也是显示自身强大的工具,企图让女性为之神魂颠倒。证据之一,我们的近亲黑猩猩就是种动物,它们的睾丸约为人类的三倍。而且生物学家已经注意到了,雌性黑猩猩确实更喜欢睾丸大的雄性伴侣。此外,某些非洲雄性猴类,如赤猴、山魈、长尾黑颚猴等,也习惯性地炫耀自己那对蓝色阴囊。总的来说,更鲜艳的颜色和更大的体积,也更能吸引雌性。

那么问题就来了,若想用“累赘假说”来解释人类外挂的睾丸,那我们应该会看到这些部位在进化过程中变得越来越精致或笨拙。此外,我们也没见过哪个现代人类男性会将睾丸当作炫耀的资本。随意暴露下体并到处显摆的男性,反而会遭女性的厌弃(而且犯法),例如露阴癖。至少,睾丸的“累赘假说”早已不适配现代人类社会。

当然,这也只是解释人类睾丸的其中一个理论。到目前为止,人类睾丸外挂的问题还是未解之谜。世界万物本身就是不完美的,毕竟这不是上帝依照自己的喜好创造的。进化只考虑短期利益,无法制订长远的计划。所以我们的身体,也只是不同时代形成的各种妥协的混杂体。人体本身就是一种“不良的设计”,理智的工程师绝不会设计出一身臭毛病的人类。但也不要灰心,我们依然能靠这副不完美的躯壳,相对完美地适应环境。

虽然睾丸外挂看起来极其危险,但与其他的致命伤比起来仿佛又没什么大不了的。一旦心脏、大脑有损伤,人就可以去见阎罗王了。所以心脏会被胸腔保护得好好的,脆弱的大脑也有头骨呵护着。但睾丸被整个摘掉,都不会立即死亡。古时候的众多阉人就是最好的例子,他们大多只是不能生育后代。有些新闻说的“蛋碎人亡”,大多是剧烈疼痛引起的神经源性休克。“蛋疼”虽然伤不起,但疼痛却是促进防御行动的良好机制。睾丸的神经系统分布异常密集,敏感度也极高,这正是一种高效的保护措施。那些因为怕痛而格外注意保护下体的男性祖先,会留下更多的后代。而那些不好好爱惜自己的男性,则自然而然地被人类的基因库剔除在外。

所以从进化的角度来说,男性睾丸“忧伤”得理直气壮。事已至此,痛也未必是坏事,是男人那就只能忍着点儿了。

参考资料

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09不爱吃“苦”?你可能已经赢在起跑线上了

可以肯定,这世上就没有一个人是天生爱吃苦的。这种对苦味的厌恶,是刻在我们基因里的。就像天生爱甜味一样,你绝对找不出一个喜欢苦味的孩子。从婴儿品尝苦味食物时的表情,你就能看出问题了。他们的第一反应几乎都是皱眉,并用舌头将这恶心的玩意儿往外推。而民间的断奶方式之一,就是在乳房上涂抹黄连一类的苦味剂。一来二去,妈妈就能用婴儿天生对苦味的厌恶,达到断奶的目的。

“苦”,虽然只是一种单纯的不太愉悦的感受,但从生存的角度来看,婴儿尝到苦味后的一系列动作,可能已经救了他的命。其实对味道的偏好,与人类演化有着密切的关系。而对食物的错误选择,往往会对健康造成不可挽回的损失。在大自然中,带苦味的物质往往意味着有毒、有害,例如绝大多数的绿色植物。

因不能主动避开灾祸,自带毒性是植物主要的生存策略。我们知道有些果实之所以生着鲜艳妖娆的外表,是为了吸引动物采食。因为只有果实被吃掉,难以消化的种子才能随粪便排出,这一过程有利于植物的繁衍。但除了果实部分,植物的其他部分并不希望被动物吃掉。所以它们通常会演化出一些让动物避而远之的手段。直接毒死那些贪吃的家伙,就是最行之有效的手段。

而相对于茎叶,植物的种子又往往是最毒的部分。因为种子一旦破损,就直接宣告了繁育“投资方案”的全面崩盘。电视剧《甄嬛传》中的安陵容是怎么死的?吃苦杏仁。苦杏仁的毒性,就来自氢氰酸这种剧毒物质。所以我们一般吃水果的时,还真不要嘴馋连核都不放过。此外,生的也比熟的更毒。种子未成熟,植物也使了浑身解数避免果实被吃掉,以免前功尽弃。所以未成熟的果子苦涩难吃,有的甚至还带有毒性。

不过,“你有张良计,我有过墙梯”。在与植物漫长的博弈中,人类也进化出了识别有害物质的手段——那便是我们的苦味味觉。几乎所有脊椎动物,都拥有苦味受体的基因——tas2rs。这一系列基因编码出来的苦味受体,就可以识别出几千种苦味物质了。说白了,这种让人感到恶心、反胃的负面感觉,正是一种防御机制。而且,这种能力与动物的生态位也是相互匹配的。一般情况下,杂食性动物倾向于拥有更庞大的tas2r基因家族。因为相对于单一食物来源的动物而言,杂食的特性可能会让它们遇上更多的有毒物质。

而纯肉食动物,则比纯草食动物有更少的苦味基因。只吃肉的习性,让它们更少地遇到有毒物质。当然具体情况,还需具体分析。例如海洋中的庞然大物——鲸,就没有苦味受体。它们长期适应吞食,大快朵颐的吃东西方式根本连舌头都用不上。长此以往,它们的苦味觉也彻底消失了。但悲哀的是,这也使得它们无法识别某些危机。

日本猕猴常年食用柳树树皮。这种树皮中含有一种苦味物质水杨苷,而日本猕猴的tas2r16基因出现了突变,使它们对水杨苷苦味,比其他灵长类动物更加地不敏感。实际上,这种突变是有利于日本猕猴生存的。尤其到了冬天,树皮就是它们唯一的营养来源了。

没了苦味,吃得至少不用太难受。而人类的苦味味蕾,在五大味觉(酸、甜、苦、咸、鲜)中也是最发达的。这也表明了,苦味基因是受到自然选择而被最多保留下来的基因,对人类的发展有着至关重要的作用。这也是小朋友为什么讨厌吃蔬菜(尤其是十字花科)的原因。即使现代蔬菜已经是人工培育所得,变得更符合人类的口味,也越来越安全了,但刻在基因里的本能告诉我们,苦的就是有毒的,不能吃。而且小朋友的身体也不比成人,更容易受到毒物的伤害,一点点毒素就可能威胁到性命,这时本能对苦味的抗拒就显得尤为重要了。

所以我们成人能吃的东西,婴儿不一定能承受。其实就连我们日常吃的苦瓜,即使经过人工选择但仍然有一定的毒性。如果儿童吃苦瓜吃多了,就很容易引发低血糖昏迷。那么既然人的本能是抗拒苦味的,又该怎么解释身边爱吃苦的人群?如黑巧克力、咖啡、茶、啤酒等,都不同程度地让现代人欲罢不能。有别于其他动物,人类对客观存在的苦味,有着许多主观的认知。人类为什么主动吃“苦”,最主要的原因是,我们知道这些苦味并不会真正杀死我们。

在自然界中,不好的味道意味着一种严厉的警告。但当这种警告无效时,人类就会趋向于反复尝试,并确定这玩意儿实际能吃。加入了人类的认识能力后,我们就能通过适应训练来调节口味,并从有苦味的食物中获得一些乐趣。这个过程同样对我们有利。在资源匮乏的时期,这也就意味着人类祖先能比别的生物获得更多的资源。

我们喜欢的也不是苦味本身,而是这一种食物。例如喜欢咖啡,可能是喜欢氤氲的香气。喜欢啤酒,可能是喜欢清凉的口感、麦芽的香甜。多种口味与口感混合,也就成了我们所说的不一样的风味。人类虽不喜欢苦味,但它总掺杂在其他影响因素里,靠这点儿小计谋,苦味也变得可以接受了。没有一个人会单纯地嗜好某种苦味。它不像辣味能激起愉悦感,目前科学家还未发现,苦味能够激起哪一种愉悦的感觉。苦后的“回甘”,可能也只是对比效应下的一种口腔错觉罢了。

随着年龄的增长,人类对苦味的接受度也会变高。婴儿时期,人类有多达一万个味蕾。但随着年龄增长,这些味蕾会逐渐退化,味觉功能下滑。到老了之后,味蕾的数量可能会萎缩一半以上。随着年纪的增长,味觉敏感度降低,人们也许会更加愿意尝试,并学着欣赏这不一样的风味。看一下周围的人你就能发现,老一辈基本上都是爱吃“苦”的,而那些小孩还在为不想吃蔬菜而要挟父母要绝食。

“吃得苦中苦,方为人上人”也不是没有道理的。

当然,研究同样表明,每个人对苦味的敏感程度是不同的。1931年,一位名为福克斯的化学家首次报道了这个有趣的发现。对同样的苦味物质苯硫脲(ptc),大约28%的人尝不出苦味,65%的人能尝得出。后来科学家也发现,这个苦味受体基因叫作tas2r38,在人类的7号染色体上。这种基因有两种类型:显性g和隐性c。其中g基因可编码人类舌头味蕾上的苯硫脲受体,而c基因编码的受体则无法尝出这种苦味物质。gg基因型的人可称得上这种苦味的“超级味觉者”,而cc基因型的则被称为“苦盲”。

不过说是“苦盲”,但你仍有机会尝到这种味道。因为你的味蕾仍可能含有感受这种苦味的受体,只是由其他的基因编码而来罢了。而且,人类对苦味的喜爱,很大程度上还受到了文化的影响。在盐、糖、脂肪等人体必需营养的严密夹击下,苦味却悄然地流行开来。这种难以让人愉悦的味道,以小众及高级著称,杀出了一条血路。

有人热衷于咖啡中的酸苦单宁味;有人则为高可可含量的巧克力销魂;有人却在苦丁茶中悟出了一丝禅意;现在连蔬菜沙拉,都要被又硬又苦的紫色甘蓝侵占,餐后还要配一杯令人窒息的青汁。有时候就是在咖啡里加个糖球或奶球,都要被鄙视一番。

还有不少啤酒爱好者,对啤酒的苦度值(ibu)特别较真儿。啤酒的苦味,主要来自啤酒花(蛇麻草)中的异α-酸或葎草酮。而ibu则是通过测量异α-酸或葎草酮的数量,来衡量啤酒的苦度。几乎每年各大精酿啤酒的巨头,都以刷新ibu最高的历史纪录的方式来制造噱头。

一款普通的印度淡色艾尔啤酒,ibu范围在40~60。但在2015年,就已经有人酿出了史上啤酒花味儿最浓郁的商业啤酒,ibu达658。更有啤酒大师酿出了ibu为1000以上的超级苦啤。老实说,哪怕ibu再高,人类的味蕾能品尝出差别的上限也就是ibu为110左右。

ibu再高,也就是一个“苦”字罢了。

这些啤酒,很多人都无法一次喝完,而且这“销魂”的苦味还会暂时让舌头吃什么都没味。但大家依然乐此不疲,以ibu标榜自己有多能吃苦。酸、甜、苦、咸、鲜这五味中,人类只有学会了“吃苦”,才能真正摆脱单纯为吃而吃的本能。

不为吃而吃,或许才能成为真正的“吃货”。

参考资料

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10让女性受尽了折磨的“肚子疼”,究竟有什么终极演化意义?

每年的5月至6月,药房的避孕药销量都会例行增加两至三成,达一年的销售顶峰。难道天气热了,大家的计生意识变强了?非也,这些药物的购买者多为高三女生,目的是抑制月经以免影响考试发挥。

虽然痛经不是什么大病,但经历过那种无可名状的痉挛或下坠感的人,都心有余悸。而在“大姨妈”造访的那几天,也是女生们“下辈子投胎当男人”愿望最强烈的时刻。她们可能也不止一次地怀疑人生,并发出这样的疑问:为什么人类一定要有月经周期?诚然,月经是女性生殖周期中的关键一环。虽然每个月,女性子宫内膜都会变厚并分层,形成广泛的血管网络,等待着胚胎着床,但并非每颗卵子都能等到属于她的那颗精子。如果女性没有受孕成功,雌激素和孕激素水平就会下降,变厚的子宫内膜组织以及血管便会脱落。

由此,月经便形成了。一般而言,月经会维持2~7天,造成20~100毫升的失血。

可以见得,这里流的可是货真价实的血液。一次月经损失的能量大约能顶6天的日常营养摄入。每月白白丢失这么多营养,就已经十分让人费解了。而更致命的是月经带来的痛苦和不便。在原始森林中,月经可能会成为女性被追杀的线索,也可能导致女性被排挤出狩猎活动。

虽然除了人类之外,其他哺乳动物也同样存在着生殖周期,但截然不同的是,绝大多数的哺乳动物是没有“大姨妈”的(狗属于发情期的阴道流血,并非传统理解的“大姨妈”)。而“大姨妈”的有无,也是区别高级灵长类动物与其他哺乳动物的一个要素。所以科学家和众多女同胞一样疑惑,这得带来多少进化上的好处,人类才会进化出如此烦琐且浪费的规律性出血程序。

这么多年来关于月经的说法众说纷纭。早在1920年,著名的儿科医生柏拉·希克创造了“月经毒素”(menotoxin)一词。他认为月经其实是一种肮脏的存在,毒素会随着经期排出。当时他做的一项实验发现,经期女性的手触碰过的花很快会枯萎,他还宣称这是“月经毒素”所致。因为人类至今都没有发现这种毒素的存在,所以这个污名化女性的假说也不攻自破。到20世纪末,另一个截然相反的假说则赚足了眼球,认为月经的功能是“为子宫抵御精子带入的病原体”。但这个假说也很快就因缺乏证据被推翻。原因很简单,因为月经期间的感染风险反而会增加。如微生物在富含铁、蛋白质和糖的血液中生长更好,且经期宫颈周围黏液也减少,微生物也更易侵入。

也有人提出,月经是在锻炼女性的造血功能。不同于男性,考虑到分娩时容易大量失血,这种锻炼似乎对女性就很有必要。事实也证明了,身体状况相似的男女,因意外失去相同比例的血,男性会因此而死,而女性则有抢救成功和最终康复的可能。

但这个假说同样经不起仔细推敲,说服力较低。因为原始时期,女性刚进入青春期就已经早早地为人母了。这也意味着,这种锻炼机会并不多见,特别是对于最需要锻炼的头胎。目前最靠谱的一种说法,来自耶鲁大学的蒂娜·厄莫拉。她在2011年发表的一篇论文中提出,月经其实是子宫对抗胚胎的结果,这反映了母亲对自己子宫的控制权。

所有的胎儿,都会深入母亲的子宫汲取营养。物种的胚胎在母体的深入程度不同,如马、牛等胚胎仅位于子宫内表面,狗和猫则会稍深入一点儿。而人类和其他灵长类动物的胎儿,则几乎穿透整个子宫内膜,就像整个沐浴在母亲的血液中。从直观感受上看,每月子宫内膜变厚仿佛是种植胚胎的沃土,是为了让胚胎更好地着床。但事实上,子宫本身根本不想让胚胎着床。毕竟胎盘一旦成功植入,母亲就会丧失对自己激素的全面控制权(胎盘能制造各种激素,然后利用激素操控母体),婴儿也可以直接不受限制地汲取母亲的血液供应。

很早以前,科学家就曾试图将胚胎移植到小鼠身体的各个部位。腹腔、胸腔,甚至是后背等地方,胚胎都很轻松地着床了。但让人难以置信的是,原来子宫内膜才是胚胎最难扎根的地方。它完全就是一个胚胎试验场,只有最具攻击性、最坚强的胚胎才能扎根。由此可见,子宫与胚胎间的冲突可能比想象中还要凶残。所以根据这种母子间的战役,厄莫拉的团队认为母亲是不得已才在胚胎入侵之前就做起了防御工作——让子宫内膜变厚。这样才能使自身免以被贪婪、自私的胚胎索取得“渣都不剩”。

那么,为什么变厚了的子宫内膜又要脱落呢?答案是为了摆脱不良的胚胎。

子宫与胚胎的战争,总有一方会以失败告终。如果子宫失败了,胎儿就会在子宫中不断扎根成长,直到成熟被排出体外。但胚胎攻城失败了,那事情就没那么简单了。如果当时胚胎还处于游离状态,那也还好,不会产生什么大的影响。但若胚胎在子宫里是处于半死不活的状态,那就麻烦了。这种状态是已经着床但还未形成脐带连接,又或是已虚弱到无法对子宫开展进一步攻势。

所以为了解决问题,统一每个月剥掉整整一层表面的子宫内膜,连带死掉的胚胎排出体外,就成了一个不错的选择。在没有任何怀孕迹象出现时,有30%~60%的胚胎就是以这种方式被毫不客气地丢弃的。而从进化论中自然选择的角度来看,这也是能够自洽的。人类的胚胎向来容易发生异常,这与我们与众不同的性习惯息息相关。不像其他哺乳动物只在特定的发情期才能交配,人类可以在整个生殖周期的任何时间交配,不存在发情期的说法。这种情况也被称为“延长交配”(extendedcopulation),其他具有月经的动物,如蝙蝠和象鼩都有这种现象。“延长交配”导致卵子在形成几天后才受精,从而容易造成胚胎异常。

如果遇上质量不好的胚胎,那对需要十月怀胎的母体来说才是巨大的浪费。想象一下,为了一个虚弱不能存活的胎儿,冒这么大的险显然是不值得的。所以自发脱落,在识别到不良胚胎时懂得及时止损,才是真正节约资源的方式。

此外,因为人类的发情期已消失,无论男女,随时都能产生性欲,娱乐性更强。所以,人类的交配次数远超任何一种动物。而女性子宫被不良胚胎侵入的机会也会相应提高。从这点看来,月经机制就显得更加必要了。总结一下就是,月经的存在可能是为了抵御胚胎的入侵,也可能是筛选劣质胚胎导致的现象,又或者是两种情况都有。所以,我们全人类得以延续后代,还得感谢女性每月受的苦难。

至于痛经,则是月经的副产物了,也分为两种:原发性痛经和继发性痛经。子宫内膜的脱落确实会导致血管直接暴露而出血。但正常情况下,自动脱落这一过程本身并不会带来什么异样感,有点儿类似于脱皮。而原发性痛经,与自身前列腺水平相关。“大姨妈”登门造访时,人体会分泌前列腺素pgf2α,促进子宫平滑肌不断挤压收缩以排出脱落的子宫内膜。前列腺素pgf2α过高,会造成子宫平滑肌过度收缩,以及血管的痉挛。这种情况下的痛经,也被称为原发性痛经,因为盆腔并没有发生器质性的变化。继发性痛经则由盆腔器质性疾病导致,如盆腔感染、子宫内膜异位症、子宫肌瘤等。这类疾病一旦出现,则需及时治疗,对症下药。

其实在原始社会中,由于短寿、营养不良、青春期晚,及没有道德约束等原因,我们的从事狩猎-采集的祖先,很有可能从第一次排卵就开始怀孕生子,然后一直都处于频繁的生育状态。她们一生并没有受多少次“大姨妈”的折磨,经期可能会少至50次左右。生活在马里的多贡人就是个典型的自然生育群体(不做任何避孕措施),此群体的女性一生只需要经历100次月经。而现代女性在一生的可育年龄里,平均约有450次月经。这在整个文明进程里,其实是显得不太寻常的。不过现代社会也有现代社会的好处。

在科学与科技的基础上,女性其实已经有权利选择不受月经的折磨。

想必大家都听说过短效避孕药。1957年,美国食品药品监督管理局就首次审批通过了短效避孕药。我们都知道,女性一生中能不受月经困扰的也就那怀胎十月(或绝经后)。短效避孕药的原理正是通过模拟机体妊娠的状态,让体内始终保持一定量的雌激素和孕激素水平。这样身体便会以为自己正处于怀孕状态,不再下令让卵巢排卵。连续服用三周,停药一周。这样在停药的最后一周里,女性便能获得前所未有的规律月经。但许多人不知道,其实那停药的一周不过是一剂安慰剂,每月的出血也并不是真正意义上的“月经”。

短效避孕药的发明者约翰·罗克,是担忧女性每月少了“大姨妈”会感到不适应,才确定了这个疗程。事实上这种服药三周停一周的设计,从来都没有任何医学依据。美国的女医生和护士们率先选择了抛弃月经——在服用完第三周的药片后,马上开始下一板药物的服用。到21世纪初,各种制药公司也纷纷推出了可以连续服用的药片。有的药片可连续服用12周,有的可以让女性每三个月才出血一次,有的则可以让女性一年内不来月经,等等,药物维持的时间越来越长。

只是抑制月经,在医学史上还相对较短。虽然目前认为,长期服用短效避孕药,可降低卵巢癌和子宫内膜癌的发病率,然而面对一直陪伴着自己却又突然消失的“大姨妈”,女同胞们还是难以跨越心理障碍。

但至少,现代女性还能将身体的控制权捏在手里。

参考资料

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11人体有哪些有意思的进化残留?

这个世界上最完美的人体是哪一个?是米开朗琪罗手下的“大卫”?还是达·芬奇笔下的“维特鲁威人”?又或者把眼光放到现代,从现代训练科学的健美运动员里找一找?

很遗憾,就连现代审美所追求的八块腹肌也是进化过程中残留的产物。

那种结缔组织分隔的肌肉特征是鱼类普遍拥有的特征。陆生脊索动物的大部分肌肉都不会出现分节的现象,但是在腹直肌上,这种“遗迹”依旧存在。虽然听起来有些不可思议,但整个智人物种当中都没有哪个个体能算得上完美。“完美人体”根本就是个伪命题。即使是自认为最高级的人类也充满了缺陷,这是让完美主义者和神创论支持者难以接受的事实。

一般来说,想要了解历史就必须寻找文明诞生和发展过程中留下的遗迹。但想要了解进化的历史,我们倒不需要去荒郊野岭中寻觅,只要看看我们自己就可以了。无论身体形态还是生存方式,人类都显得与众不同,被通俗地认为是一种高度进化的高级生物。尽管如此,我们的身体里还是保留着很多器官“遗迹”,每一个“遗迹”都与进化相关。

这些“遗迹”中有一些早已耳熟能详。例如阑尾,我们第一次从父母口中知道它的时候,它的身上就已经被贴上了“无用”“多余”的标签。阑尾位于盲肠的后端,原本是哺乳动物用于消化植物纤维的器官,后来因为食性的转变而渐渐失去了地位。

又例如人的耳朵,这是一个保存完好的进化“遗迹”,出土文物之精美令人惊叹。首先是耳郭外沿残存的达尔文点,它是耳轮后上部内缘的一个小突起。它是高等动物耳尖部分。人类已经不再拥有这种尖耳朵,但却依旧保留这个部分。在耳郭的下方,我们还保留了三块动耳肌。这显然是我们的哺乳动物祖先用来控制耳郭朝向,以便更好地警戒危险的肌肉组织。而人类的耳郭早已大变样,基本不存在改变朝向的可能,这三块肌肉也就成了摆设。很多人都无法自主控制这三块动耳肌,只有少部分人能重新领悟到技巧,用上这祖先留下的“遗产”。

接下来,让我们往面部的方向前进,我们也许能发现耳盲管——耳朵上一个意义不明的小孔。这是在胚胎发育阶段第一鳃弓封闭不完全的产物,它的起源比达尔文点更早,是鱼类祖先留下的遗迹。耳盲管在现代算是一种先天畸形,虽然看起来很不起眼,但也别忽视它。一旦它发生感染,就得去医院检查。除了耳朵上这些比较明显的远古“遗迹”之外,还有一些我们天天谈论却不知道它也是进化残留的器官。

起鸡皮疙瘩是我们经常出现的生理反应,可能是因为受到惊吓,也可能是因为感到寒冷。可能不太有人会主动探讨这种反应的意义,最多也就是在生物课本里记住“骨骼肌战栗、立毛肌收缩、甲状腺激素分泌增加”的人体御寒机制。实际上,立毛肌就是让毛竖立的肌肉,对于我们毛茸茸的祖先来说,受到一些外界刺激就“炸毛”是正常的。但我们人类的毛不太争气,没能够茁壮成长。很多动物都还保留着“炸毛”的反应,最常见的就是猫在恐惧时弓起身体竖起毛发,让自己尽可能显得体积更大。

而人比这些动物拥有更多更复杂的高级情绪,起鸡皮疙瘩的原因也并不局限于恐惧。起鸡皮疙瘩可能是因为读到了小说里让人感同身受的绝妙句子,?也可能是因为听到了一段让人惊叹的旋律,这些显然都与恐惧无关。立毛肌的反应或许能帮助我们找寻这些高级情绪的起源,毕竟起鸡皮疙瘩也是自然反应。另外,还有一些多余器官的存在能直接驳斥神创论支持者。

《圣经》告诉我们,上帝耶和华按照自己的形象用尘土捏出了一个男人,并赋予了他生命。之后上帝又觉得一个人太孤独,于是用男人的一根肋骨造出了女人。如果故事真的是这样的话,那男人为什么要有和女人类似的哺乳器官?是因为上帝亲力亲为哺育后代,还是上帝对乳头有什么特殊的癖好?

这个问题并不好回答,反神创论者达尔文也没能很好地解释清楚这个问题。他只提出了一个猜测,认为从前哺乳动物是双亲同时哺乳后代,后来才因为某些原因才让雄性的乳头退化了。实际上男性生来拥有乳头的根本原因是,人体发育的缺省性别是女性。这种性别决定机制就来自我们所熟悉的x、y性染色体。胚胎发育的前四周是没有性别之分的,一律按照x染色体的基因编码发育。而乳头、乳腺的基因是在常染色体上的,所以这个时期无论男女,都会无差别地长乳头。

直到第五周开始,胚胎才开始形成性腺器官,但这仍旧是没有性别分别的。第七周的时候,y染色体上的决定性别的基因得到表达,性腺开始发育成睾丸。如果是没有y染色体的女宝宝,则要等到第13周的时候性腺才会按照默认的女性性别发育成卵巢。简单来说就是乳腺乳头的发育在胚胎性别分化之前就完成了,所以即使乳腺对于男性来说无用,也不方便后期删除了。这也说明男性的乳腺不是一个退化的器官,而是一直保持着青春期前的未发育状态。如果受到雌性激素的刺激它依旧能发育成一个功能完整的哺乳器官。

人类胚胎的这种发育机制也许是为了提高发育效率,毕竟节省了胚胎发育的时间能带来更大的生存机会。但是这也会带来一些很明显的缺陷。男性的睾丸虽然位于阴茎附近,但是连接两者的精索却在腹腔里绕了一个大圈。这导致了男性更容易发生疝气,部分肠子有可能落入阴囊里,造成巨大的痛苦。其原因就在于人类远祖们的性腺长在较高的位置,比如鲨鱼的性腺就长在肝脏附近。人类胚胎早期形成的性腺也依旧是这样,但我们都知道无论是女性的卵巢还是男性的睾丸,位置都要更靠下。因此,在胎儿发育的过程中,性腺是不断下移的,就像重演进化一样。

对于女性来说卵巢只需要下移至下腹,而男性的睾丸则要下移至腹腔以外,这个过程难免会出现差错。有很多种因素都会导致男婴的睾丸在胎儿发育完成时仍没有下移至阴囊内,这种疾病被称为隐睾症。他们藏在体内的睾丸会因为环境温度过高而难以正常产生精子,且比正常睾丸的癌变率高出几十倍。如果胎儿还伴有尿道下裂,以及性激素异常,就还很可能被当作女孩抚养长大。然而,正常发育的睾丸也不见得就是完美的。由于睾丸要穿过体壁薄弱区域下降至阴囊,这一过程不仅让精索绕了耻骨一圈,还给体壁留下了一个脆弱的突破口。当腹压上升,肠子就有可能突破薄弱的体壁,落入阴囊内。导致腹压上升的原因可能是小孩子的哭泣、咳嗽。而成年人则会因为年龄增加体壁变薄而逐步变得易发疝气。临床上除了只有男性会患阴囊疝气之外,男性腹股沟疝气的发病率也远高于女性,比例大致为12∶1。

鱼类祖先们还联合我们的两栖类祖先送了一个打嗝“大礼包”给我们。这里的打嗝可不是吃饱喝足排空胃部多余空气的那种打嗝,而是不由自主的肌肉痉挛式的打嗝。我们继承了鱼类祖先控制呼吸的膈神经,又从两栖类祖先那里继承了呼吸时关闭气管的反射。鱼类是用鳃呼吸的,而鳃位于颈部附近,因此控制呼吸的膈神经遵从就近原则,从颈部发出。到了两栖类,它们已经进化出了肺部,可以在陆地上呼吸生存。

可是两栖类的幼体依旧离不开水,并且还存在一个鳃和肺共存的阶段。例如蝌蚪,在变态前基本用外鳃呼吸,但它又同时拥有肺,膈神经在控制呼吸时必须让气管闭合,才能保证水不会进入肺部。这种保护机制传给了人类,可是人类已经没有了鳃,当这种保护机制被激发的时候,就会出现打嗝的现象。从鳃到肺,膈神经控制的器官下移了不少,可是神经的出发点还是在原来的颈部。

这就意味着连接颈部与肺部的膈神经会蜿蜒曲折,神经纤维也很长,任何一处出现问题就会引起打嗝。

如果说颈部与胸腔距离遥远,拉一条长神经也还算可以谅解,那喉返神经可能会突破你的认知底线。喉返神经从脑部发出,连接颈部的大量结构,主要控制咽喉的运动,包括吞咽行为和日常发声。按理来说从脑部到咽喉路径很短,应该不会出现什么差池吧。可实际上我们左右两侧的喉返神经都走了令人惊讶的弯路。右侧的喉返神经要向下绕过颈动脉,而左侧的喉返神经更甚,向下延伸至心脏附近,绕过主动脉再返回喉部,这也就是喉返神经的名字由来。

这种匪夷所思的布局依然离不开我们的鱼类祖先。我们的喉返神经在鱼类那里属于第四迷走神经分支,位于第六动脉弓之下,神经与动脉二者互不干扰。可到了陆生动物这里,第六动脉弓退移至胸部,而喉返神经还得乖乖地从它下方绕过,于是就形成了今天这个样子。人类应该庆幸脖子短,喉返神经还算没有绕太长的路。看看那长脖子的长颈鹿,它的喉返神经足足4.56米,恐怕是最遭罪的动物了。

如果你是一个完美主义者,又恰巧看完了这篇文章,那很抱歉,这篇文章给你心中埋下了刺。其实,尽管我们总是标榜自己是生物进化史上的奇迹,是地球上出现过的最高等级生物。但残酷的现实依旧提醒着我们,人类从某种意义上来说还是一条鱼、一只蛙、一头兽。我们再走百万年也还是进化的产物,虽然我们的功能更多更复杂,但进化过程中留下的隐患也会更多。

参考资料

◎舒宾.打嗝来自两栖类祖先的进化缺陷[j].冯泽君,译.环球科学,2009,(2):42-45.

◎杨安峰.略谈比较解剖学上动物进化的证据[j].生物学通报,1981,(03):1-3.

◎腾科.人类进化中的16个致命缺陷[j].悦读文摘,2008,(03):49.

◎coynej.thelongestcellinthehistoryoflife[m].whyevolutionistrue.oupoxford,2009.

12“丑爆了”?不,它们才是祖先称霸雪原的必备硬件

如果你曾留意过,就会发现欧洲人无论是大人还是小孩,都是清一色的标配“双眼皮”。而且仔细一想,还真的找不出几个单眼皮的欧美人,不信你可以在脑内搜寻一遍。在欧美等地,他们根本不知道单眼皮为何物,也不会去区分单双眼皮。所以如果将在亚洲风靡的“双眼皮整容手术”搬到这些地方去开业,基本上可以预见是亏损的。不过与其说欧洲人都是双眼皮,倒不如说亚洲人的单眼皮才是世界上最独特、最具有标志性的人类特征。

东亚人种独特的单眼皮,其实指的是眼眶内侧有一条皮肤皱褶,叫内眦赘皮。内眦赘皮是上眼睑褶皱下坠包裹眼头的结果,有轻重程度之分。程度较轻的就成了内双,而较为严重的便成了所谓的单眼皮。内眦赘皮,也叫作蒙古褶,因一般认为现在的东亚地区,为蒙古人种的后代。

就算是双眼皮的亚洲人,有这道褶的也不少。例如刘亦菲的双眼如此具有东方神韵,就是托了“蒙古褶”的福。相反,没有蒙古人血统的白种人(高加索人),他们的眼部有不同程度的凹陷,头骨眼眶部分突出,双眼是又圆又大,“蒙古褶”就极其罕见了,除非是变异或疾病等原因。然而因为审美的变化,东亚人总是以这道“蒙古褶”为耻,纷纷走进整容医院,想要改变这刻在基因里的印记。

19世纪末,一位英国医生约翰·朗顿·唐便把唐氏综合征,称呼为“蒙古人种病”。因为他认为唐氏综合征患者的眼部特征与亚洲人十分相似,如“蒙古褶”和上扬的眼尾。他解释道,唐氏综合征是一种由“高贵”的白种人退化到“低贱”的蒙古人的病变。所有人在婴儿时期普遍都会出现不同程度的“蒙古褶”,而高加索人一般在3~6个月之后“蒙古褶”就会自动消失。所以,他们才用“弱智”来描述此类患者,认为“蒙古眼”是“进化不完全的产物”。殊不知东亚人的眼睛不但与众不同,而且进化出了不少过人之处。

根据进化论的解释,东亚人独特的眼型主要起源于对极度严寒环境的适应。如果在寒冷的地方,第一时间冻瞎的可能就是“双眼皮”的欧洲人。我们知道人类的祖先都起源于非洲,经过数百万年的迁徙才形成了今天的人种格局。而其中有一支,就在间冰期(较温暖)通过西伯利亚到达东亚大陆。随着时间推移,大概在距今1.8~2.2万年,寒冷的末次冰盛期便来临了。为了在寒冷的环境中生存下去,我们的祖先在外貌、体格上都发生了不同程度的变化。

也正是在这个过程中为了对抗恶劣的气候,我们独特的眼睛才形成。例如我们眼窝内脂肪层不但会加厚,还会进一步延长,而且眼部的皮肤会向内生长,使眼眶变小。这些变化的出现,都是为了保护我们脆弱的双眼。虽然我们双眼没有感知温度的神经,但人体对眼球的保护却是无微不至的。要知道为了保护眼球,人体优先供热的地方之一就是双眼。在红外成像仪中,就能看到眼窝周围是脸部温度最高的区域。除了供热优先外,角膜和巩膜也像隔热层一样,能起到保温作用。这些缺少血管的透明组织,几乎没有散热作用,但能起到缓冲寒冷直接传导到眼的作用。在极其寒冷的环境中,如果没有这些保护措施,“体液外露”的眼睛都可能被冻住。

对极度严寒地区的人来说,眼睛几乎是决定着生死的关键器官。它不能通过用厚厚的兽皮包裹的方式来抵御寒冷。人类双眼必须裸露在外,才能获取到最重要的视觉信息。在严寒的劣境中,假如没有有效的保护措施,人们的双眼很容易被冻得无法睁开。失去视线,几乎就等同于葬身于雪海。

所以在原有的保暖措施基础上,东亚人特有的“蒙古褶”就是保温的必备良器。

这种从上眼皮脂肪层一直向下延伸至睫毛处的结构,能够更有效地包裹双眼,使温度更难散失。此外,上下眼皮的脂肪层也会变得更厚,甚至连眼窝内都填满了脂肪,几乎看不出凹陷。这种平坦的结构不但降低了眼睛与寒冷空气的接触面积,使冷空气带走的热量更少,而且更厚的脂肪还能有效地保持眼部温度。这些结构,无疑都大大地提高了东亚人的生存概率。不过,这种脂肪饱满的眼部结构,出现那道双眼皮褶子几乎是不太可能的了。除了防寒作用,单眼皮对强光的缓和作用也是必不可少的。

据研究报道,干净新鲜的雪面对太阳光的反射率高达95%。也就是说在阳光下,95%的太阳光线会被雪面反射出来。如果你盯着雪面看,就几乎等同于盯着天上的太阳看了。所以去滑雪时,人们就要戴滑雪眼镜。因为雪地反射不但影响视野,还容易被“亮瞎了眼”,患上雪盲症。雪盲症,顾名思义就是雪面强光刺激造成的暂时性失明,包括眼角膜、结膜等的损伤。

但我们的祖先没有墨镜,又该怎么办?此时,眼缝更小和眼皮更厚的眯眯眼,就成了抵御雪地强光的利器。此外,东亚人的小眼睛还自带墨镜效果,因为东亚人有更浅色的视网膜色素上皮细胞(retinalpigmentepithelium)。它位于视网膜的最外层,由单层色素上皮细胞构成,可以吸收光线,减少光的散射从而保护眼内组织免受氧化损伤。这层上皮细胞的颜色和透明度,决定了其反射量和吸收量。

研究表明,视网膜色素上皮细胞的颜色与人的肤色有关。这是因为在人类的胚胎时期,视网膜色素上皮细胞曾是皮肤的一部分。此外,东亚人的视网膜色素上皮细胞的透明度也更低。而东亚人这颜色更浅和透明度更低的视网膜色素上皮细胞,会使其对强光的反射量和吸收量都变大。这些结构,无疑为东亚人的祖先成为“雪原一霸”增加筹码。

此外,我们的大脸、短腿、塌鼻等特征,都与寒冷的气候脱不了干系。因为大自然有一条与我们审美完全相悖的定律——艾伦法则。根据艾伦法则,同一个物体在越冷的地方,个体四肢越短、躯干越圆。这是因为四肢和附器越短小,散热也就越少。

例如一个物体的体积只有8个棱长为1的正方体那么大,那么把它们拼成1×2×4的长方体,其表面积就是28个单位。但如果把它们拼成2×2×2的正方体,其表面积就是24个单位。而表面积越小,也就意味着散热量越少。当然,数学好的人应该已经发现:同样的体积,球体才是表面积最小的。

在19世纪,美国动物学家艾伦就发现,与温带的兔子相比,北极兔的耳朵和尾巴更短,身体也更圆。同样的情况,也普遍地发生在北极熊、北极狐等动物身上。来自不同纬度的同一物种,也遵循着艾伦法则。当然,这个法则也同样适用于人类。那些住在炎热地区的人,腿部往往较长,如非洲等地,而东亚人就明显四肢相对较短。人类学家曾测量了不同种族的坐高与身高比,东亚人为0.55,欧洲人为0.5,而撒哈拉沙漠以南的非洲人则为0.45。

除此之外,科学家还研究了动物面部特征与艾伦法则的关系。1968年,斯蒂格曼曾做过一个实验。他把两组幼鼠分别放到22c和5c的环境中90天,并给予充足的水和食物。实验结束时,他发现在寒冷条件中生存下来的老鼠,有更狭窄的鼻腔、更宽的脸,尾巴和四条腿也更短。在寒冷的西伯利亚,东亚人小而塌的鼻子,也正是艾伦法则的体现。我们都知道,鼻子的功能除了闻气味外,还能对空气加湿加热。较小的鼻孔和更深入的鼻腔,都能提升加热冷空气的效率。这样,我们的器官和肺才能避免被冷空气所伤。

所以说,那些你认为丑爆了的单眼皮、短腿、大脸、塌鼻,也曾帮助我们的祖先开疆扩土。

参考资料

◎allen'srule:wikipedia[db/ol].[2020-04-11].rg/wiki/allen%27s_rule.

◎katzmarzykpt,leomardwr.climaticinfluencesonhumanbodysizeandproportions:ecologicaladaptationsandseculartrends[j].americanjournalofphysicalanthropology,1998:483-503.

13原来人眼不过是“残次品”?

大家对盲点这个词应该不陌生吧。全人类的眼睛,都存在着这么一个不合理的缺陷。不过也正是因为这一“设计”缺陷,进化论才多了一个反驳神创论的有力证据。不可否认,人眼是一个精细到无与伦比的设计。虽然我们常把眼睛比作照相机,但它其实远比照相机复杂得多。而因为无法找到与眼睛有关的化石(眼睛难以形成化石),所以连进化论的创始人达尔文都无法回答有关眼睛形成的问题。

也正是达尔文对眼睛的困惑,才使神创论者有了质疑点。在神创论者看来,人眼的结构如此完美,必然不是自然选择的结果。但事实上,人眼虽结构精巧,却绝不是完美的。这些缺陷却反倒成了进化论的有力证据,让剧情发生反转。当初盛赞“人眼的完美,只能出于上帝之手”的神创论者,可真是起搬石头砸自己的脚。他们无法辩驳,因为如果他们对此进行辩驳,那就得承认上帝是个“手残的缔造者”。毕竟任凭哪个工程师都不会傻到“将视网膜贴反”,带来不必要的麻烦。

视网膜就像一架照相机里面的感光底片,专门负责感光成像。当我们看东西时,物体的影像就通过屈光系统,落在视网膜上。所以,视网膜是我们视觉形成的基础,一旦发生萎缩或脱落等病变,视力就会受到影响。我们的视网膜大致由3层细胞组成,分别为感光细胞、双极细胞和节细胞。其中感光细胞可将光信号转化为电信号,而双极细胞则负责分类处理这些电信号。最后,节细胞会把这些分好类的电信号传输至大脑,形成最终影像。

我们知道视网膜这3层细胞的功能后,应该就能推断出它们在眼球中的位置了。理论上,感光细胞应该在最外侧,因为它要接受外界传入的光信号。而节细胞负责最后将电信号传入大脑的最后一步,应该位于眼睛最内侧。但我们人眼的实际情况,却恰恰相反,感光细胞和节细胞竟完全颠倒了。试想一下,节细胞在外、感光细胞在内的“设计”。当光线射入瞳孔时,要先经过节细胞和双极细胞,最后才能到达感光细胞。那么这些“挡”在感光结构前的细胞,就会反射或折射光线,使感光细胞成像的质量下降。这就如同在照相机的胶片前面,外贴了一张半透明薄膜。

不仅如此,由于节细胞位于光线进入的一侧,所以它发出的神经纤维必然会汇聚成一束,反穿眼球再绕回大脑。而在此处,感光细胞是没有落脚之地的,此处被称为视神经乳头。所以这才导致了我们视网膜中有一块区域无法感光,从而形成盲点。不过,即便有一块区域是人眼无法捕捉的,盲点也不会降低我们的视觉质量。原因就在于,我们人类是有两只眼睛的。虽然每只眼睛都有一个盲点,但这两个盲点是不重叠的。所以一只眼看不到的盲区,另一只眼能看到就行了。

那么问题来了,为什么就算闭上一只眼睛,我们还是无法察觉盲点的存在呢?

现阶段最靠谱的解释,便是大脑强大的“脑补”功能。人类的大脑会根据记忆和盲点周围的环境,补全眼前该出现的画面。而人眼的无意识跳跃和振动(即使我们盯住某个物体,这些动作仍会不断发生),都有助于刷新图像使盲点消失。所以,我们只能通过一些手段,才能看到生理上存在?的盲点。

除了盲点以外,视网膜“设计”上的缺陷还带来了一系列的眼部疾病。例如为了给节细胞和双极细胞供氧,视网膜表面还布有一层血管网。这些血管会扰乱入射光线。不仅如此,任何出血或淤血都会挡住光路,极其影响视力。这便是我们常说的眼底出血。而人眼的“设计”中,最不科学的还数视网膜的固定方式。因为视网膜被“反贴”了,视网膜与眼球壁之间只有感光细胞顶部与色素细胞层松散的接触,所以视网膜极易脱落。

如脑袋遭受一记重拳,或随年龄增大眼球变性,都可能造成视网膜的脱落。更夸张的是,高度近视眼多翻几下白眼都可能出现这种状况。而如果视网膜是“正贴”的话,那神经纤维就会牢牢把视网膜“拉住”,视网膜脱落就没那么容易发生了。因此,人眼视网膜的这种“错误设计”,也让许多人困惑。例如英国演化生物学家理查德·道金斯就曾说,“任何设计师都能看出人类眼睛的设计是可笑的”。

以前神创论者反驳进化论的观点之一,便是眼睛这种精妙结构只有上帝才能造得出。但随着科学家找到人眼进化的证据,并发现人眼离奇的缺陷,才实现了进化论的又一次大捷。而事实上,一直被认为“低人一等”的章鱼,它们的眼睛才是一个正确的设计。

如果我们可以抄袭一下章鱼的眼睛结构,或许就没那么多毛病了。章鱼眼睛的复杂程度与人类相当,可以在漆黑的深海中毫无压力地发现猎物。而且作为无脊椎动物,它们的眼睛在解剖学上也酷似人眼。不同的是,章鱼的视网膜是“正贴”的。章鱼的感光细胞,就朝向光线进入的方向,而血管、神经纤维等都位于感光部位的后方。所以,这些神经可直接连到大脑,无须穿透视网膜,再绕路回大脑。这不但使神经回路更短,而且视网膜被这些神经纤维拉住也不会那么轻易脱落了。

既然如此,是什么原因导致人类没能进化出类似章鱼的眼睛呢?其实不只人类,所有脊椎动物眼睛采取的都是“倒装”的方式。而我们视网膜的倒置,还得从一个名为pax6的古老基因说起。脊索动物门,头索动物亚门的文昌鱼就比任何脊椎亚门的动物保留了更多的祖先性状,是难得的活化石。文昌鱼身体的含水量很高,高度透明,有一条卷入体内的神经索贯穿头尾。受pax6基因控制,神经索的头端有一个杯状凹陷,里面分布了两列感光细胞,称为“额眼”(frontaleye)。

因为这个额眼并非长在外面,而是随着神经索进化被卷入体内,发生了翻转,所以额眼左边的感光器官要穿透组织看右边,同样右边的感光器官则要穿透组织看左边。就好比我们透过后脑勺看东西,这也是脊椎动物内外颠倒的眼睛的“原型”。脊椎动物胚胎发育的早期阶段,就重现了文昌鱼“额眼”的整个过程。即将发育成眼睛的凹陷来自内卷的神经管,左“眼”朝右,右“眼”朝左。只是随着组织越来越不透明,脊椎动物就再也不能左眼看右,右眼看左了。之后,双眼的凹陷处便发生了第二次翻转。而且随着翻转程度加深,一部分体壁上的细胞会填入凹陷,发育为角膜、玻璃体、晶状体等屈光结构,最终成为现代的眼睛。

所以不难看出,脊椎动物的眼睛进化方式早早地决定我们的视网膜颠倒了。此后脊椎动物更复杂的眼睛,也只能在这个结构上稍做修饰,已无力回天了。这也再一次印证了进化的普遍规律:新结构都来自旧结构,不能凭空出现。不过即便我们的眼睛看上去并不完美,但它也有自己的聪明之处。前文说到,挡在人眼感光细胞前方的一些细胞层等,会干扰到成像效果。在人类的进化过程中,也发展出了相应的优化措施——黄斑。黄斑是视网膜上的特殊区域,当我们凝视某一点时,它的图像就正好聚焦在黄斑上。而在黄斑处,双极细胞、节细胞连同它们发出的神经纤维,以及视网膜表面的血管网和神经纤维等,都会向四周避开。如此一来,视网膜就会在黄斑处形成一个凹陷,这个凹陷被叫作“中央凹”。在此处,感光细胞可以不被遮挡地接受光线的直射,能最大限度地消除其他干扰。

所以当我们瞄准某一区域时,人眼的分辨率和成像能力能达到“高清”级别。而我们平时检查视力,查的便是黄斑区的中心视力。

鹰和人一样都“贴反”了视网膜,但通过黄斑和晶状体,它们可以毫无压力地看见几百米甚至上千米外的猎物。这说明了“贴反”视网膜并不妨碍高度清晰的图片的形成。而对人类来说,影响图像清晰度的主要还是晶状体的聚焦能力,与视网膜的朝向关系不大。只要注意不用眼过度,好好保护双眼,视网膜脱落、眼底出血和盲点等基本不会出现。

参考资料

◎朱钦士.“反贴”的视网膜,生物学通报[j].2015.

14为什么人类有46条染色体,猩猩却有48条?

人类有多少对染色体?大家都能脱口而出23对,46条。但却很少有人去思考为什么。人类与黑猩猩,大约是在500万年前“分道扬镳”的。然而,现代黑猩猩的染色体数,却是24对,比现代人类整整多了一对。除了黑猩猩,其他类人猿如倭黑猩猩、大猩猩等都是24对染色体。这也意味着,在过去500万年间人类丢失了一对染色体。那么,我们是怎样弄丢了这一对染色体的?

细想这个问题,可能会让人不安。因为基因突变以及染色体突变,往往意味着各种可怕的遗传病。关于染色体异常,我们最熟悉的莫过于唐氏综合征了。因21号染色体多出一条,这也被称为21-三体综合征。每600个婴儿中,就有一个患有唐氏综合征。患儿会出现特殊的唐氏面容,以及伴随着各种身体机能缺陷和几乎无法避免的智力低下。别说是染色体数发生了变化,就是一小段基因的变异都可能招致严重的后果。

不过,除了这些发生在个体身上的悲剧以外,对全人类来说,染色体异常导致的无法孕育后代才是最致命的,因为这会影响到人类传宗接代的大事。既然难以孕育后代,人类又是通过何种途径丢失掉这两条染色体的?这种种问题,也让阴谋论者有机可乘。他们认为人和猿之间染色体数的差异,是进化论无法逾越的鸿沟,进而可推翻物种起源说。他们会质问,第一个拥有46条染色体的人类祖先是怎么存活,并产生可育后代的?此外,阴谋论者还煞有介事地计算了一下成功概率,以“可能性极其微小”为论据,宣布进化论“破产”并推出神创论。

但再认真地想一下这道生物题,答案又是浅显的。

染色体是由dna和蛋白质组成的,它只是基因的载体。其实更重要的,还是染色体上面承载着的信息。只要存在着正确数量的遗传物质,这些遗传物质要如何排列组合,其实并没有想象中的重要。例如,在2018年,中国科学家就创造出了只拥有一条“16合1”染色体的酵母。最常见的酿酒酵母,本来拥有16条染色体,但在科学家的设计和操作下,这16条染色体融合成了一条。尽管染色体的包装与三维结构都发现了大幅改变,但这种人造酵母的基因总量与野生型酵母几乎无异,功能表达也完全正常。这再次显示了,染色体排列组合的重要性被高估了。

事实上,人类也发生过类似的染色体融合事件。科学家已经发现了,相对于猩猩,人类确实丢失了两条染色体。但这两条染色体上承载的基因,却没有丢失。那对丢失的染色体,其实是与另一对染色体融合在了一起——人类的第二大染色体,即2号染色体,就是由两条染色体组合而来的。早在20世纪90年代,研究人员就发现:黑猩猩的两条染色体的带型可以大致拼接成人类的2号染色体。

所以黑猩猩的这两条染色体也被称作2a和2b染色体。而按长度排序,黑猩猩的2a和2b则为第12号和第13号染色体。迈入21世纪,基因测序等技术的发展也给出了决定性的证据。通过细致的基因测序与对比,科学家发现人类2号染色体和黑猩猩未融合的染色体相匹配,证据确凿。别说对比,科学家甚至还能大致重构出人类2号染色体融合前的模样,以及它之后发生的变化。

这种染色体融合的现象,是非常常见的。染色体变异确实可能招致无法挽回的健康问题。而我们也几乎可以肯定,每一对染色体在减速分裂时都可能发生异常,多一条、少一条,缺一段、添一段的现象几乎每时每刻都在发生。但并非所有的染色体变异,都会带来严重后果。例如,若是染色体近端着丝粒发生易位,那么后代就有可能为健康个体。这种易位也叫作“罗伯逊易位”(robertsoniantranslocation),分为平衡易位和不平衡易位。

其中的平衡易位,主要遗传物质并不会发生丢失。而绝大多数的罗伯逊易位都属于平衡易位,个体的智力和表现型都是正常的。在全人类中,大约有千分之一的人为罗伯逊易位携带者(杂合子),即便这些人只拥有45条染色体,但放在人堆里面根本看不出来区别。一般来说,罗伯逊平衡易位携带者,都是到了备孕时才会发现自己的与众不同。这与减数分裂有关,他们产生的配子中一般分为6种类型。其中,只有两种类型的配子,能与正常人的配子结合产生健康后代。所以,通常会有2/3类型的配子,会在怀孕过程中夭折,以孕妇的极早期流产告终。事实上,很多人就是因为习惯性流产,才被检查出是平衡易位携带者的。

而他们产生的健康后代中,一般有50%的概率其染色体数与常人一样,也有50%的概率仍为罗伯逊易位携带者(拥有45条染色体)。这也要具体看易位发生在哪条染色体上,发生在21号和14号染色体中的罗伯逊易位,可能会产生的6种类型的配子与正常人的配子结合后有3种无法存活,1种会导致唐氏综合征,2种健康型中有1种仍为罗伯逊易位携带者。

那么,染色体能否成对丢失而不影响健康?在我国就曾报道过这么一个罕见的案例,那是一位只拥有44条染色体的奇男子。他的14号染色体和15号染色体就融合在了一起,属于罗伯逊易位的纯合子。但除了染色体数量不同外,他的生理指标都是完全正常的。这也意味着他的遗传物质总量是不变的,和普通人无异。

那他的44条染色体是怎么来的?

原来他的父母,都是罗伯逊易位携带者,他们之前的关系为表亲,所以该名男子是父母近亲婚配所生。事实上,该名男子的母亲也曾经历过多次自然流产,而他的家族也有很普遍的流产史。尽管染色体数目不同,但这名男子与正常人类是没有生殖隔离的。只是他们生育的后代将会重蹈祖父母的覆辙,成为拥有45条染色体的罗伯逊平衡易位携带者。

那要怎么克服这一问题?尽管机会渺茫,但只要他遇到同样拥有44条染色体的女孩,这一染色体的排列方式就能稳定遗传下去。而从理论上来说,这名男子只要找到同类婚配,就可能成为一个新的人类亚种了。

是不是很神奇?但这种混沌状态在现有物种中也很常见。例如,亚洲水牛就有两个亚种,河流水牛染色体数目为50条,沼泽水牛染色体则为48条。原因是沼泽水牛的1号染色体,为河流水牛的4号和9号染色体融合易位形成的。它们的遗传物质也是相互对应、兼容的,只是两个亚种的杂交后代拥有49条染色体,且生育能力低下。

再放眼到整个动物界,现存所有生物的染色体数目差异都是巨大的,而这些物种都能追溯到同一个祖先。所以说,从整个演化史的尺度来看,染色体数目变多或变少就更平常了。这样看来,人类祖先从48条染色体变成46条染色体就再普通不过了。说到这,可能有人就会想入非非了。那人类和黑猩猩属于近亲,还只差两条染色体,能交配产生后代吗?

没有人做过这种试验,或者很久之前我们的祖先是可以的,但现代人类很可能是不可以的。人类的基因在过去已经发生了翻天覆地的变化,特别是黑猩猩的y染色体与人类更是相去甚远。所以说,染色体这个“容器”没想象中那么重要,上面的基因才是重点。

最后,回到问题的最初,人类为什么要从48条染色体变成46条染色体?其实,46条染色体并没有带来明显的优势,甚至可能造成繁育后代的困难。但我们可以大胆猜测,这种染色体的融合,可能创造出了一些有优势的新基因。这也许能让我们的祖先受益,并通过自然选择得以传播开来。不过,目前还没发现证据支撑这一假说。

而另一种可能,就只能归结于运气了。在遗传学中就有个概念叫奠基者效应。从48到46,可能并没有产生什么有用的新基因。但刚好,这些变异成46条染色体的个体,都集中在了一个相对孤立的环境。在那个年代,绝大多数的人类祖先都有48条染色体。但因为各种极端的原因,或天灾或人祸,这所有的拥有48条染色体的人类都灭绝了,最后只剩下与世隔绝的46条染色体人类保存到了最后。再后来,这单一血脉也开枝散叶,遍布全球,所以才有了我们。

这确实是一件非常幸运的事,但也并非不可能发生,毕竟人类在过去就已经经历过无数次这种浩劫了。我们能活着,本身就幸运得让人难以置信。

参考资料

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15“爱上”这群笨蛋的人类祖先,给现代人留下了一个遗传病“大礼包”

在生物学中,我们普遍认为跨物种之间的恋爱,注定是无法开花结果的。这其中最重要的原则就在于,两个物种间存在着生殖隔离。在生物课上,老师就经常拿马和驴杂交产生的不可育后代——骡子,来当“违反伦理不会有好结果”的典型案例。

不过这看上去无法逾越的生殖隔离,有时候也并非如此不近人情。由北极熊和灰熊(棕熊)杂交产生的后代灰北极熊,就是个例子。随着全球变暖,北极冰盖融化,苔原不断扩大,灰熊势力也开始不断向外扩张。在这种情况下,北极熊与灰熊这两个本老死不相往来的物种就相遇了。很快,一个全新的物种灰白熊,就诞生了。重点是这些“混血儿”,竟都具备完整的生殖能力,可产生后代。

除了灰白熊,还有罕见的鲸豚(海豚与伪虎鲸杂交)、zebroid(杂交斑马,斑马与马或驴杂交)。然而令人意想不到的是,这种神奇杂交竟也发生在数万年前,我们的祖先智人与尼安德特人之间。常识一直告诉我们,人?类是地球上独一无二的,与尼安德特人是不同的物种,不可能产生后代。然而dna测序技术,却成功证明了智人曾与尼安德特人大规模交配,并产生了后代。而这场史前的“艳遇”,竟给我们现代人带来了一大堆麻烦的疾病。

在动画电影《疯狂原始人》中,尼安德特人少女小伊(eep)与我们的祖先智人少年盖(guy)就一起玩耍、狩猎,最后还谈了一场轰轰烈烈的恋爱。其实这样的情节并不是导演瞎编,在远古确实有可能发生。如果在这部作品的续集中,小伊为盖生下一个“混血儿”后代,那也是一点儿都不意外的。只是现实总要比影视作品来得残酷,我们仍难以想象当年的尼安德特人究竟遭遇了什么。

1856年,一批矿工就在德国北部尼安德河谷(neandervalley)的一个洞穴内,发现了一批古人类化石,包括16块骨骼和一个头骨。辗转几次,这些骨头终于到了科学家手中。你没猜错,这便是尼安德特人的残骸。虽然人们之前已经发现过其他尼安德特人骨化石,但都不被重视。而这一副被称为“尼安德特1”的化石,却适逢赶上了达尔文《物种起源》的畅销。这直接激起了人们对这些古人类化石的纷纷议论。自那一天起,科学家对尼安德特人的研究就没有停止过。

其实尼安德特人与现代人在外貌上的差异不算大,其最明显的特征不外乎是高高的眉弓和突出的后脑勺。如果给他打扮打扮放到人群中,也不一定有人认得出来,顶多会觉得这是个粗犷的农民。

不过在体型上,尼安德特人就与智人就有着明显的差异了。

粗大的骨骼、强壮的肌肉和更强大的脂肪代谢等优势,都使尼安德特人在恶劣的环境中得以进一步朝各个方向扩张。根据“走出非洲模型”,当我们的祖先智人仍在非洲大陆“玩泥巴”时,尼安德特人就已经率先离开非洲大陆,去征战世界了。大概在40万年前,他们就迁徙到现今西欧一带。据目前研究,他们甚至还一度到达了遥远的西伯利亚西端。但奇怪的是,这些在欧洲繁衍生息了几十万年的尼安德特人,却在大约数万年前开起了倒车。他们的领地快速地收缩,最后只能龟缩在法国南部、西班牙和葡萄牙一带。

大约到了2.8万年前,尼安德特人就彻底种族大灭绝了,只剩一堆骸骨。尼安德特人走向灭绝的时期,与智人走出非洲进入欧洲的时期重叠。虽然很残酷,但科学界仍不得不得出这样的结论:尼安德特人的消失,必然与智人有关。尼安德特人与现代人身高已相差不大,却比现代人更孔武有力。可是,对比一下智人与尼安德特人的体型,我们很容易就会发现新的问题。

尼安德特人可比当时的人类强壮得多,智人又凭什么撂倒这群壮汉?种种迹象,仿佛都指向一个解释——是尼安德特人自己蠢死的。

确实在头一百年的研究里,尼安德特人都被我们贴上“愚蠢的蛮人”(dumbbrutes)的标签。因为,通过最开始尼安德特人的化石复原,我们了解到尼安德特人是一个佝腰曲背、膝盖弯曲、脖子短粗、头骨倾斜的人种。而刻板印象中,体型壮硕也总与愚蠢挂钩,连《疯狂原始人》中刻画的尼安德特人一家都是傻呵呵的。

这种情况下,尼安德特人被我们归为人类进化失败的一个分支,看上去就合情合理了。但随着研究的深入,人们在近几十年内才发现,智人还真的没比尼安德特人聪明多少。通过对大量的尼安德特人头骨的研究,科学家测算出他们的平均脑容量居然有1575毫升,而智人的脑容量也不过1350毫升。尼安德特人的脑容量比智人大了差不多有一罐可乐那么多。所以在脑容量上,可以说是尼安德特人略胜一筹。当然,光拿脑容量说事是站不住脚的。只是,从其他方面看,尼安德特人确实也都与智人不相上下。

从考古发掘研究来看,许多被自诩为现代人独有的技能他们都有。群居、有社会体系、会穿衣用火、会制造和使用工具等自然不用多说。此外,尼安德特人虽然五大三粗,但也同样“有文化”。许多研究者认为他们会像我们一样思考、有语言,会用音乐、装饰品和符号来丰富自己的世界。甚至连我们现代人独有的殓葬仪式,他们都做到了。

第一次发现“非人类埋葬死者”的案例就发生于1908年。当时一具相当完整,明显被精心埋葬过的尼安德特人骨架在法国被发现。他的坟墓被挖掘成类似乳房的形状,死者身体被摆成胎儿的姿势并被严密地包裹起来。除此之外,不少被考古学家挖掘出来的尼安德特人骸骨旁,都有花粉出现的痕迹。人类学家认为,这些花粉很可能就是殓葬仪式的证据。或许尼安德特人死后被埋葬时,亲人也会在旁边点缀五颜六色的花朵,这与现代人的葬礼已十分相似。但无论尼安德特人有多强大,都逃不开命运的“齿轮”——他们还是被智人撞上了。其实在十万年前,我们智人就曾试着第一次走出非洲。然而,因为某些原因,或是水土不服或是敌人太强大,所以智人的第一次迁徙失败了。

但无论哪种原因,都能从侧面印证智人当时是不敌尼安德特人的。所以智人只能在撒哈拉以南又蛰伏了数万年才走出非洲。这次,智人就以所向披靡之势,来到了尼安德特人的地盘。只是到目前为止,人们还未能搞清楚:这些智力发达,又比人类强壮的尼安德特人是出于何种原因,才被逼上了绝路的。

不过两个人种在大规模接触后无非也就有这几种情况发生:要么相爱,要么相杀,要么相爱相杀。第一种较美好的猜想是,这两个人种一见钟情,相亲相爱来个大规模的染色体交换。但这个猜想有个致命的缺陷:就目前的考古证据来看,没有任何晚于距今3万年的尼安德特人骨骼和聚居点被发现。而两个人种的融合必然是个漫长的过程,这根本无法解释为什么尼安德特人在某个时间点突然灭绝。第二种情况则比较现实,便是两个人种势如水火,发生了不可调和的矛盾与冲突。最后的结果是我们智人胜出,尼安德特人则遭遇了灭顶之灾。只是,他们是被屠杀后沦为盘中餐,还是被驱赶到环境更为恶劣的地带活活饿死,我们就不好猜测了。而第三种情况,便是在两个物种斗争的时候,有的人却偷偷交配了。所以,在尼安德特人彻底消失前,他们也给我们智人留下了一份礼物——他们的祖传基因。

通过有目的性的大区域核dna富集实验,研究人员发现被试(一个欧洲现代人)竟含有6%~9.4%的尼安德特人基因。这个比例意味着什么?大概暗示着这位被试仅数代之隔的祖先就是位纯正的尼安德特人。除了极少数的撒哈拉沙漠以南的土著外,几乎所有现代人都是纯种智人和尼安德特人的混血后代。那么,究竟是两个物种情到浓时完成自然的“大和谐”,还是发生了大规模的残忍暴行,就留给大家自行想象了。

古人类并不刷牙。《科学》上的一篇论文指出,通过对三位5万年前的尼安德特男人进行牙菌斑测序,科学家们竟意外发现他们曾与智人亲吻过。事实上,除了人类以外,几乎所有的动物交配时都是不亲吻的。而且交配时会亲吻的人类也只占了大约46%。如果你愿意相信这种唾液交换比赤裸的暴行温柔,那还能让我们对残酷的古人类多一丝温馨的遐想。

不过,在我们现代人看来,尼安德特人留在我们体内的基因,就不那么温馨了。已有研究表明,这些来自尼安德特人的古老基因,与现代人某些疾病风险密切相关。抑郁症、过敏、肥胖、色素沉淀、尼古丁上瘾、营养失衡、尿失禁、膀胱疼痛、尿道功能失常,以及红斑狼疮等自身免疫疾病……几乎从头到脚,这些疾病通通都与尼安德特人的祖传基因脱不了干系。

虽然这些疾病在我们看来是很讨厌的,但在数万年前这些基因却极有可能是带领我们智人祖先走出洪荒的关键。例如一个基因能带来更强的凝血功能,这种效应对狩猎为生的人类祖先就极其重要。凝血功能的强大,也就意味着能大大降低外伤和生育引起的出血死亡概率。只是对现代人来说,这个基因却意味着更容易引发心脏病和中风。再比如,一个基因变异能增强人类祖先的免疫反应。这在过去同样是件好事,因为在卫生条件恶劣的环境下,更强的免疫反应可以更高效地对抗各种病菌、病毒和寄生虫的滋扰。然而,在卫生条件得到改善的现代社会,更严格的免疫系统往往意味着过敏和红斑狼疮等自身免疫病。

所以,如果我们祖先没有引入这些基因以适应环境,智人或许也同样会沦为人类进化史上一个失败的分支。只是人类进入文明社会后,这些基因才逐渐落伍,甚至开始扯我们现代人的后腿罢了。如果此刻,我们还抱怨祖先智人与尼安德特人的那些风流韵事,就显得有些忘恩负义了。

参考资料

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