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你的身体

你身体里的博物馆

你把家族的历史带在自己身上。你身体的许多部分继承自生活在数百万年甚至数十亿年前的祖先,并经过一次又一次的改造。点一个圆点,打开一件展品。

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点一个圆点,或从列表中选择。Illustration: harshal07 · Pixabay

1 在每个细胞里

你的发电站

继承自 最早的复杂细胞 · 超过1.5十亿年前

你身体里几乎每个细胞都含有数百个线粒体,这些微小的部件把食物转化为可用的能量。它们曾经是自由生活的细菌。远远超过十五亿年前,也许接近二十亿年前,一个细菌住进了另一个细胞里,再也没有离开。这种合作造就了所有复杂生命:植物、真菌、动物,还有你。

我们怎么知道

线粒体至今仍有自己的环状小 DNA,就像细菌一样。它们一分为二地分裂,也像细菌一样。它们的基因与现存的一类细菌最接近。

注意: 这件事究竟发生在什么时候,宿主细胞是什么样子,至今仍有争议。

2 眼睛

你的盲点

继承自 最早的脊椎动物 · 约563百万年前

在你的眼睛里,神经纤维位于感光细胞的前面,并从同一个孔离开眼球。这个孔里没有感光细胞,所以每只眼睛都有一个小盲点。你的大脑会把它补上,所以你从来察觉不到。所有有脊椎的动物,眼睛都是这样构造的。

我们怎么知道

七鳃鳗的谱系在五亿多年前就与我们分开,它们的眼睛已经是同样的构造。章鱼的眼睛是独立进化出来的:它的“线路”在感光细胞后面,没有盲点。

注意: 这种构造并不只是一个错误。它让感光细胞紧贴为它们供养的组织,而大脑会把空缺遮住。

3 颈部和胸部

绕远路的神经

继承自 早期有颌鱼类 · 约463百万年前

通往你喉部左侧的神经从大脑出发,向下进入胸腔,在心脏附近的主动脉下方绕一圈,再向上回到喉咙。在鱼类中,同一条神经走一条又短又直的路通往鳃。当我们的祖先长出脖子、心脏下移时,这个圈也被一起拉了下去。在长颈鹿身上,这段弯路有好几米长。

我们怎么知道

在胚胎中,这条神经在咽弓的动脉旁形成——咽弓正是在鱼类中发育成鳃的结构——当心脏下降时,它也被一起往下拉。在右侧,这条神经在颈部较高的位置就绕回来了。

注意: 这段弯路照样能用。它说明进化是改造已有的东西,而不是从零开始。

4 胸部

来自鱼的肺

继承自 早期硬骨鱼 · 约435百万年前

你的肺最初是早期硬骨鱼肠道上长出的一个囊;当水中缺氧时,这些鱼可以吞咽空气。肺鱼和多鳍鱼至今仍这样呼吸。在大多数其他鱼类中,一个充气的囊变成了鳔,帮助它们浮在水中。

我们怎么知道

肺和鳔有亲缘关系,但在胚胎中它们从肠道相对的两侧长出:肺从下方,鳔从上方。比较现存的鱼类表明,肺出现得更早。

注意: 鳔究竟是怎样从祖先的气囊演变来的,还在研究之中。

5 手和手臂

你用来写字的鳍

继承自 肉鳍鱼 · 约402百万年前

你的手臂有一根骨头,接着两根,再接着一组小小的腕骨,然后是手指。同样的结构,只是没有手指,存在于化石肉鳍鱼的肉质鳍里。它们中你的祖先开始用这些鳍在浅水里撑起身体。

我们怎么知道

真掌鳍鱼和提塔利克鱼等化石,分别约有 3.85 亿年和 3.75 亿年历史,它们的鳍有肩、肘和类似腕部的骨头。许多相同的基因在鱼的胚胎里塑造鳍,在我们的胚胎里塑造手。

注意: 提塔利克鱼是我们祖先的亲戚,不一定就是祖先本身。

6 胸部

你的打嗝

一种假说,尚未证实

继承自 也许是早期四足动物 · 超过352百万年前

打嗝是呼吸肌突然一抽,接着气道迅速关闭。一种观点认为,它是一种反射的遗留:蝌蚪和某些鱼用这种反射让水流过鳃,同时不让水进入肺。另一种观点认为,它帮助哺乳动物幼崽把吃奶时吞下的空气排出来。

我们怎么知道

支持第一种观点的人指出,打嗝的神经回路与控制蝌蚪鳃呼吸的回路相似。支持第二种观点的人指出,打嗝在婴儿中最常见,甚至在出生前就有。

注意: 两者都是假说。至今没有人知道我们为什么会打嗝。

7 皮肤

鸡皮疙瘩

继承自 最早的哺乳动物 · 约181百万年前

当你觉得冷,或被音乐打动时,微小的肌肉会把体毛拉得竖起来。对于毛茸茸的动物,这会让皮毛蓬起来,留住温暖的空气,或让自己显得更大。我们的体毛太细,起不了多大作用,但这个反射保留了下来。

我们怎么知道

所有哺乳动物都有毛发,猫、老鼠和你身上,每根毛旁边都有同样的小肌肉。

注意: 这些肌肉并非无用。在小鼠身上,它们和连接它们的神经会帮助唤醒长出新毛发的干细胞。

8 耳朵

变成耳骨的颌骨

继承自 哺乳动物的祖先 · 约181百万年前

你中耳里的三块小骨中,有两块——锤骨和砧骨——曾经是你祖先颌关节的一部分。在数千万年里,它们逐渐变小、向后移动,成为灵敏耳朵的一部分。

我们怎么知道

一系列化石显示出这些骨头一步步的变化。在哺乳动物胚胎中,它们至今仍先在下颌旁边形成,然后才移到耳朵里。

注意: 化石表明这件事发生过不止一次:在鸭嘴兽的谱系和我们的谱系中各自独立发生。

9 腹部

你的肚脐

继承自 有胎盘哺乳动物 · 约97百万年前

你的肚脐是脐带留下的疤痕,出生前脐带把你和胎盘连在一起。用胎盘在母亲体内长时间喂养幼崽,是有胎盘哺乳动物的方式,从老鼠到鲸,再到你。

我们怎么知道

在哺乳动物的家族树上比较现存哺乳动物的胎盘,可以推断它们共同祖先的胎盘是什么样子。

注意: 袋鼠等有袋类也会形成胎盘,但只维持很短时间;许多哺乳动物也有肚脐,常常藏在毛下面。

10 嘴巴

智齿

继承自 有胎盘哺乳动物,以及我们这个物种更短的脸 · 约97百万年前

和大多数有胎盘哺乳动物一样,你的祖先每侧上下颌各有三颗臼齿。第三颗臼齿,也就是智齿,常常在你嘴里没有地方,因为人类的颌骨变短了。孩子吃软的食物时,颌骨似乎长得更小;这也许就是农业出现以后,主要是最近一万年来,牙齿拥挤变得常见的原因。

我们怎么知道

狩猎采集者的头骨通常比农耕人群的头骨留给牙齿的空间更多。

注意: 有些人从来不长智齿,也有很多人的智齿长出来毫无问题。

11 眼睛

看见红色和绿色

继承自 猿类和旧大陆猴的共同祖先 · 约29百万年前

你能分辨红色和绿色,是因为一种感光蛋白的基因在你与非洲和亚洲的猴子共同的祖先身上被复制了一份。大多数其他哺乳动物看到的颜色更少,有点像红绿色盲的人。

我们怎么知道

这两个基因在 X 染色体上并排排列,而且几乎一模一样,这是基因被复制的典型迹象。

注意: 它为什么会扩散开来,就不那么确定了。一种观点是,它有助于找到成熟的果实或红色的嫩叶。因为这两个基因太相似,它们可能会混在一起,所以红绿色盲很常见。

12 下背部

你的尾骨

继承自 最早的猿类 · 约25百万年前

在你脊柱的最下端,几块融合在一起的小椎骨就是尾巴留下的全部。猿类在它们的谱系与旧大陆猴(非洲和亚洲的猴子)分开之后失去了尾巴。2024 年,研究人员在一个名为 TBXT 的基因中发现了一个变化,它可能起了作用。

我们怎么知道

人类胚胎会有几周时间带着一条短尾巴,之后尾巴被吸收。被赋予类似基因变化的小鼠,生下来尾巴变短甚至没有尾巴。

注意: 尾骨并非无用:骨盆的肌肉和韧带附着在上面。

这座博物馆没有说什么

  • 它没有说这些部位设计得很糟。进化不做设计:它只能改变已有的东西,通常是一点一点地改。
  • 它没有说这些部位毫无用处。许多古老的部位都承担了新的工作。
  • 它没有说你是由今天活着的某种鱼或猿变来的。今天的鱼和黑猩猩是你的表亲,不是你的祖先:你和它们有共同的祖先,就像你和表兄弟姐妹有共同的祖父母一样。(在生物学中,人类被归为猿类。)
  • 它描述的不是一架梯子。鱼、蜥蜴和老鼠进化的时间和你一样长。
  • 它不给人排等级。没有智齿的人,或色盲的人,并不比任何人进化得更多或更少。

延伸阅读

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  4. Cupello et al. 2022. Lung evolution in vertebrates and the water-to-land transition. eLife 11: e77156. doi:10.7554/eLife.77156
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  6. Straus et al. 2003. A phylogenetic hypothesis for the origin of hiccough. BioEssays 25: 182. doi:10.1002/bies.10224
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