人類為何把重要的睾丸暴露體外？科學家：哺乳動物祖先就是如此

包括人類在內的大多數雄性哺乳動物都會把睾丸懸掛在體腔之外，形成下垂的陰囊——但是，將這種重要器官暴露在體外，非常有悖於常理。相反的，只有那些包括大象與蹄兔等在內的非洲獸總目動物才會將睾丸深深地藏在體內。在一項最新的研究中，科學家們通過基因分析發現，大象和其他失去陰囊的哺乳動物與睾丸外露的我們其實有著共同的哺乳動物祖先，而這些最早的哺乳動物就是睾丸外露的，這同時表明，我們可以通過分析現有生物體內殘存的變異基因，來推測那些已滅絕的古生物體態特徵。這項研究發表於6月28日的《PLOS·生物學》雜誌。

圖註：大象的睾丸很大，但我們從其體表無法看到。

從道理上講，似乎很少有動物的睾丸能比強壯的雄象更大了——但如果你想親眼看看這是否屬實，卻很難直接從大象的身上找到它們。事實上，大象的睾丸深深地藏在它們的身體內部，另外，海牛、金毛鼴鼠、蹄兔以及多數非洲獸總目下的其他動物都是如此。

現在，研究人員在這些現代物種的基因中發現了一些古老基因的殘存跡象，這些基因表明它們的睾丸也曾經下墜外露。這項研究結果表明，第一批非洲獸總目動物的睾丸是外露的，而且，向前追溯至第一批胎盤哺乳動物也是如此，就像今天的人類那樣。

「否則，很難解釋為什麼在睾丸並不外露的物種的基因組中，能夠發現這些基因的片段」， 這項研究的通訊作者，德國馬克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)的計算生物學家邁克爾·希勒(Michael Hiller)說道。

除了有袋類動物、針鼴和鴨嘴獸之外，其他所有哺乳動物均可算作胎盤哺乳動物。大多數胎盤哺乳動物的體溫較高，不利於精子成活。所以，幾乎所有的胎盤哺乳動物在發育過程中睾丸位置都會下降，最終它們會停留在下腹部或進一步下墜形成外露的陰囊。

圖註：包括人類在內的多數胎盤哺乳動物，睾丸都是下墜外露的。

非洲獸總目在很早的時候就從胎盤哺乳動物的家族中分化出來，它們藏在體內的睾丸一直令學者們非常疑惑：一個重要的問題就是，目前我們還不清楚它們是如何產生有活力的精子的。該分支下的某些動物——比如馬島蝟和金毛鼴鼠——體溫較低，可以讓精子成活；但大象與象鼩等其他動物的體溫非常高，理論上足以殺死精子，使其無法生育。

目前，研究人員還不清楚大象等動物是如何保持生育能力的，但在不久前，他們剛剛解開了另一個謎團：最早一批哺乳動物的睾丸應該在身體的什麼位置。根據化石記錄和對現代物種特徵的比較，研究人員認為第一批胎盤哺乳動物應該是長著尖齒，以昆蟲為食的小動物——那麼，他們的睾丸是在體內還是下墜外露的？是非洲獸總目的動物失去了陰囊，還是其他胎盤哺乳動物在進化中逐步獲得了它們？

遺傳「化石」

在6月28日發表於《PLOS·生物學》雜誌的一項新研究中，研究人員檢測出了人類和小鼠睾丸下降所必需的兩個基因，從而解決了這個難題。如果非洲獸總目動物從來沒有過外露的睾丸，它們的體內就應該完全缺乏這些基因。但恰恰相反，研究人員在所有的非洲獸總目物種中都發現了這些基因的片段，當然，這些動物的這段基因大都是變異的，因此是沒有功能的。

圖註：蹄兔，非洲獸總目下的一種小動物，同大象一樣，其睾丸藏在體內。

希勒表示，基因序列非常複雜，同一種基因很難多次發生獨立進化。因此，如果所有胎盤哺乳動物都存在著相同的「睾丸下墜」基因——不管它們自己的睾丸是否真的下墜——就表明它們的共同祖先確實是這樣的。

在斯德哥爾摩的瑞典自然歷史博物館工作的古生物學家拉爾斯·沃德林(Lars Werdelin)說：「對我來說，這是個非常重要的研究結果，因為這比非洲獸總目動物發生的任何其他體態進化都有更廣泛的影響。」沃德林評審過該論文的早期草稿，但在其他方面並沒有參與這項研究。

沃德林表示，有袋類動物也有外掛的睾丸，雖然它們的睾丸看起來與胎盤哺乳動物非常不同。如果胎盤哺乳動物的祖先是睾丸外露的，那麼這一性狀的出現或許要更早，可能在哺乳動物剛出現時就發生了——這也意味著，人類與袋鼠的外露陰囊可能有著共同的起源。

圖註：同人類一樣，袋鼠的睾丸也是下墜外露的，澳洲人會把其陰囊製成小件工藝品。

睾丸為什麼要外露？

這項研究還表明，有些動物的睾丸下墜基因的缺失不止發生了一次，而是多次——這就產生了一個問題，為什麼願意把睾丸安全地藏在體內的動物如此之少？

圖註：科學家們至今尚不清楚，為何哺乳動物的睾丸多掛在體腔外面。

在大象和蹄兔體內，睾丸下墜基因並沒有明顯的變異，其功能尚未徹底破壞。但有四類非洲獸總目下的動物——海牛，金毛鼴鼠，馬島蝟和象鼩——體內該基因的版本各不相同，對於這四類動物中的每一類，這些基因都是以不同的方式被多次破壞的。

此外，這四類動物的睾丸下墜基因似乎已經積累了不同時間的變異。通常，基因在不需要的時候就會開始衰變退化。通過檢測它們的退化程度，研究人員最終發現，非洲獸總目的動物是在前後超過5000萬年的不同時間中將睾丸進化至身體內部的。

這讓人在直覺上很容易認為，那些藏在體內的睾丸是不止一次進化出來的，沃德林說。

「從解剖學上看，把一個如此重要的器官暴露在體腔外面是件很愚蠢的事」，他說，「人們一般會認為，如果睾丸有機會進化到體內，就應該發生這種進化。」

圖註：將重要的睾丸暴露在體外，對於人類與其他哺乳動物而言是件很危險的事情。

但這並不能解釋為什麼幾乎有非洲獸總目的動物會把睾丸藏在體內。因為，如果這種進化如此容易發生，為什麼在從馬到人類的多數哺乳動物中都看不到這種現象呢？

希勒說：「這是一個令人著迷的問題，我實在沒有答案。」

加州大學河濱分校(University of California，Riverside)進化生物學家馬克·斯普林格(Mark Springer)指出，在這種時間估算方法中，非洲獸總目動物脫離睾丸下墜的時間存在不確定性，他正在與發表這項研究的團隊合作另一項目，但沒有參與這項研究。但他表示，儘管如此，這些發現證明了研究已變異基因的價值，檢測它們可以推測出已經滅絕的生物是什麼樣子——甚至讓我們看到那些因身體過於脆弱而無法變成化石的滅絕生物。

「對我來說，這有點兒像是在基因組中尋找『化石』」，斯普林格說，「這是一個嘗試用已變異基因來追溯歷史的絕佳案例。」

圖註：通過對DNA進行分析，科學家們可以推斷出一些已滅絕動物的體貌特徵。

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