寻找人体内的“鱼祖先 ”

寻找人体内的“鱼祖先”

今天生活在地球上的每一只爬行动物、每一只鸟、每一头哺乳动物和每一个人都是古代鱼类的后代。我们的身体构造就讲述了这段历史。

如果我们想让一辆老爷车跑上200千米/小时,改装工程师必须重新调校所有零部件,如果调校依然无法解决问题,就必须更换零件。从许多方面看,人类就像是这台改装后的老爷车。进化这个“工程师”将鱼类的身体构造重新调整,得到了两栖动物、爬行动物和哺乳动物。然后,哺乳动物被逐渐改造成用两条腿行走、会用各种语言交流、能主动思考解决问题、能控制手指完成精细工作的人类。

人之所以会打嗝,人的膝盖之所以容易受伤,归根结底,这些人类先天弱点都来源于进化链条的上游。其实,可以说人类的大多数身体构造上的缺陷,来源都能追溯到人类祖先物种——鱼类。

鱼卵都有卵黄囊。在所有鱼类中,鲨鱼卵的卵黄囊可能是最显眼的。鲨鱼是一种非常古老的软骨鱼,在距今4.2亿年前的志留纪时期就已经出现在地球上。部分鲨鱼是卵生,它们产下的卵很像一个钱包。透过黄色透明的卵鞘,我们可以看见其中的幼鲨和为其提供营养的巨大卵黄囊。

大约在3.75亿年前,远古鱼成功登上大陆。当时,这批“先驱”面临的最大挑战之一,就是如何防止它们的卵失水变干、死亡。两栖动物选择回到水中产卵,避开了这个难题。爬行类则进化出更激进的解决方案:一种全新形态的卵——将胚胎装进羊膜这个充满液体的囊中,然后在外层包围一层硬壳以保护卵。结果就有了蛋。于是,爬行动物可以在陆地上产卵,方便它们进一步征服陆地。在这过程中,卵黄囊也被保留了下来。

人类胚胎在发育初期,也会形成卵黄囊,它对胚胎有造血和营养作用。虽然此时胚胎还太小,B超成像无法看到,但医生能够通过卵黄囊判断胚胎存在。随着胚胎长大,卵黄囊渐渐消失。其实,人类等哺乳动物胚胎时期的卵黄囊可以被看作一种“痕迹器官”,它的存在提醒着我们的祖先是远古鱼。

人类等灵长类动物能够进行精确的手部运动,这是灵长类区别于其他动物的特点之一。那么灵长类的手是如何演化而来的?150多年前,英国古生物学家理查·欧文经常收到出海回国的人带给他的各种奇怪生物。在解剖了大量生物并研究了它们的构造后,他发现了一些相同点。尽管不同动物之间,四肢的形状和结构千差万别,但四肢骨骼都由三根主要的骨骼、趾骨以及连接两者的许多小骨组成。这就好像是同样的结构在不同动物身体上被压缩、延展,从而实现不同的功能。人和狗等哺乳类动物都具有这种模式,鸟尽管上肢变成了翅膀,但也属于这种模式。

欧文虽然发现了这个规律,但他没能找到背后的原因。真正回答这个问题的,是和他同时代的查理·达尔文。达尔文通过长年大量观察,总结出生物之间的这种共同模式,是因为在遥远的过去,它们都有共同祖先。不过,如果顺着进化树追溯,这种上肢骨模式最远只能追溯到最早出现的陆地四足动物。鱼类没有四肢,只有鳍,即便是距今4亿年前远古鱼类也是如此。这又是怎么回事?

大约4亿年前的水下世界,史前鱼类拥有的是鳍。我们人类如何从有鳍的鱼,变成有四肢的动物?达尔文预测在进化过程中,存在一种过渡形式的远古生物。2004年,古生物学家在加拿大发现一种后来被命名为“提塔利克鱼”的生活于泥盆纪的早期鱼类。虽然属于鱼类,但它身上具备了许多两栖类的特征:与过去许多更类似鱼类的化石不同,它的“鳍”拥有原始的腕骨及单纯的趾头,表示它们可以承受重量。前鳍的骨骼显示出它们可能拥有许多肌肉组织,这表示它们拥有发达的肌肉,而且有能力像手腕一样弯曲。虽然它们很可能无法使用鱼鳍行走,但是它们也许用其来支撑身体,就好像人做俯卧撑时用双臂支撑上身。并且,提塔利克鱼有肺,这意味着它们至少可以短时间离开水中,上岸活动。

人类的耳朵、喉部和下颚的部分结构都是由腮进化来的。如果你将都处于发育初期阶段的鱼类胚胎和人类胚胎对比,你肯定会诧异于两者竟然如此相似。人类胚胎发育的某个阶段确实看起来像一条鱼。不仅如此,鱼类胚胎和人类胚胎都有相同明显的隆起物,被称为“腮弓”。鱼类的腮弓会发育成腮骨、神经、血管和腮部肌肉;而人的部分腮弓会发育成下颚、中耳和喉部这三个部位的部分“零件”。人类腮弓的发育过程非常复杂,这种复杂性为人类的语言交流打下基础,但也带来了麻烦。

作者:邵峰    来源:《大自然探索》2019年第01期