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人类的这个器官是如何消失的?

2019-08-01 18:23栏目:科技

文章转载自公众号 《新浪探索 》, 作者:带你飞的科学探索


尾巴几乎是动物界的标配。


的尾鳍可以为游泳提供推进力;鳄鱼在尾部储备脂肪;蜥蜴逃生的时候会舍弃尾巴当诱饵;喵星人还可以抓住自己的尾巴转圈玩。





从生命发展史来看,生命源于海洋,当鱼类从海中爬上陆地,当然,也把尾巴带了出来,后来,爬行动物又把尾巴传给了哺乳动物,并存留到今天。


人类曾经有过尾巴吗?


答案是肯定的。


如果观察婴儿的诞生过程,你会发现人类在胚胎初期是有尾巴的。人的尾巴在妊娠期的第31至35天左右最明显,尺寸大约为胚胎本身的六分之一左右。到了胚胎发展成胎儿的时候,这个尾巴就被身体所吸收,退化成四五块融合在一起的尾椎骨。可见,人类的祖先是有尾巴,只是在演化的某个阶段消失,而早期胚胎仍保留着祖先的记忆。


只有在极少数情况下,有些人的尾巴退化不完整,需要在出生后进行手术切除。这种消失很久的祖先性状,偶尔在某些个体身上有重现的现象,我们称之为返祖现象


不过,即使是婴儿诞生时身上仍有尾巴,也是“软尾巴”,不含尾椎,只有血管、肌肉和神经。(通常“长尾巴”是脊椎病变的一种表现)


其实,人类和鱼类胚胎尾骨都埋在尾椎骨中,由于分子信号传达受阻,并未发育成型,也就是说,人类淘汰了尾巴两次,第一次淘汰了尾鳍,第二次淘汰了肉质尾。


从某种程度来说,我们的尾巴其实一直都有特征留存,因为我们每个人的脊椎末端都有融合成一系列的椎骨,这一段称为尾骨。这也说明了我们的祖先是有尾巴的。


人类既然曾经拥有尾巴,后来又为什么失去了尾巴?


基因突变


一种理论认为人类失去尾巴主要是因为基因突变


基因是生命的操纵者和调控者。基因里有人类生老病死、是否健康、亮丽、长寿之因,一切生命的存在或衰亡形式都是由基因决定的。


科学家的研究已经证实,人类体内的基因与地球上的许多种动物有高度相似相似度,人类也的确有可以使人类长出尾巴来的基因,但是由于该片段的基因表达受到了抑制,所以无法表达出来。


研究发现,有几十种基因,在人类进化历程中发挥着关键作用。在地球上现存的动物当中,与人类最接近的动物是现代类人猿(现代类人猿主要是指猩猩、大猩猩、黑猩猩和长臂猿)。


其中,黑猩猩与人类的关系最接近,其次是猩猩、大猩猩,而臂猿与人类的关系则比较疏远,人类的基因组与黑猩猩的基因组相似度高达98.77%,那剩下的1.23%有什么差异?


黑猩猩、大猩猩等现代类人猿都有24对染色体,它们的染色体比人类多1对。如此来看,人类在进化发展过程中,有1对染色体发生了变异


科学家还发现,人类比黑猩猩大概多了50个特殊的基因,但同时,人类也失去了一些基因。比如,人类的嗅觉非常差,与其他的哺乳动物根本无法比拟,原因就是人类在进化的过程中失去了嗅觉受器基因。这些失去的基因中,可能就包括了完整的尾巴,我们人类与其他猿类的共同祖先或许是经由基因变异之后失去了尾巴。


适应环境


另一种理论认为环境是导致人类失去尾巴的主要原因。


按照达尔文的进化论,所谓的进化,也可能是退化。地球上的生物都是物竞天择适者生存,人类自然也不会是个例外,所有的进化都是有其必然的原因。


平衡问题


多数哺乳动物的生存环境,是需要奔跑和跳跃的,而尾巴能起到与头部平衡协助动物运动的作用。


比如猫科动物,通常有更长的尾巴。动物学家曾观察到,一只雪豹在悬崖上追捕岩羊却不慎跌了下来,它们依靠粗长的尾巴维持平衡,毫发无损地落到地面上。(这也就是俗话说“猫有九条命”的道理)


而对于生存在东南亚森林中的长臂猿来说,无尾的直立姿势更适合攀爬树干。它们通常只需要用长臂抓住树枝,从一个树杈跳到另一个树杈上。当两只胳膊抓住树枝摆动时,躯干和腿部垂直向下,身体呈直立姿势。这时候,尾巴反而会妨碍它们运动。


除了攀爬,长臂猿也可以在树枝上直立行走。它们只需要使用双臂就可以保持平衡,这种时候,尾巴也反而会碍事。


因此,在猿类尾巴消失的过程中,是否需要尾巴平衡,起到了重要的影响,没有尾巴更适合直立行走,这样经过代代自然选择,尾巴就在猿类身上被淘汰了。


人类和猿类情况类似。人类在学会直立行走后,重心会垂直地沿着脊椎向下移动,人就开始使用不同的系统来避免摔倒,不再需要尾巴来保持平衡,也就是说,我们不需要用另一个“额外”的附件,来平衡我们占比较大的头部重量。久而久之,尾巴在椎尾骨的挤压之下,也就渐渐地失去了养分的供给,逐渐地从人体萎缩掉。因此尾巴被淘汰了。


能量问题


对于动物来说,尾巴也是一个集中贮存能量的部位。


例如,鸭嘴兽的尾巴毛茸茸的又粗又壮,是因为里面积蓄着很多的脂肪,当冬季来临时,鸭嘴兽就用尾巴积蓄脂肪御寒和提供必需的营养。


狐猴把尾巴当作仓库。在食物丰富的雨季,狐猴就在尾巴里储存起大量营养品;在食源缺乏的旱季,狐猴靠消耗尾巴里储备的营养来度日。


绵羊的尾巴就像粮库,又肥又大,里面藏满了脂肪油。


对于人类来说,我们发展至今,显然侧重选择了大脑的发育。通常,成人的脑重量虽然只占体重的2%-3%,但却要消耗身体总能量的20%左右,尾巴会消耗宝贵的能量,对于那些不再需要尾巴来生存的人来说,尾巴是没有意义的。人也自然为了节省能量消耗,舍弃了尾巴的发育。


其他功能


尾巴还有另外一个普遍功用,是驱赶蚊虫,因为对大多数动物来说,身体的后面部位都是嘴巴和前肢够不到的地方,比如牛、马,狗、老虎等,这样它们长长的尾巴活动就可以防止蚊虫的叮咬。


但是人类和猿类却已经不需要尾巴的这些功能了,人类和猿类都进化出了长长的手臂,有些猿类的前臂甚至比后肢更长,可以轻松的伸到屁股后面驱赶蚊虫清洁身体,所以也不需要尾巴起作用了。


人类进化是物竞天择优胜劣汰的结果,存在即合理,失去也是一样。没有尾巴,是因为小脑进化,足够使人类掌握平衡;没有皮毛,因为人类需要文明,在社会文明发展的过程中学会了做衣服,皮毛自然也没有用了。原始人类在不断的进化中,过上了全新的生活,最终进化成了现在的我们。




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关于“墨子沙龙”


墨子沙龙是由中国科学技术大学上海研究院主办、上海市浦东新区科学技术协会及中国科大新创校友基金会协办的公益性大型科普论坛。沙龙的科普对象为对科学有浓厚兴趣、热爱科普的普通民众,力图打造具有中学生学力便可以了解当下全球最尖端科学资讯的科普讲坛。