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春節醫學電影推薦

導語:雖說地球萬物生命起源於海洋,但人類對自身的血緣認可似乎僅止於靈長類,而其餘的都被歸入了「低等動物」。

如果有人問起人類是從哪裡來的,想必很多人會說是從人猿、猩猩、猴子進化來的。雖說地球萬物生命起源於海洋,但人類對自身的血緣認可似乎僅止於靈長類,而其餘的都被歸入了「低等動物」。

不過,在我們的DNA里,卻有很大一部分是這些低等動物數百萬年打怪升級留下的遺產。

今天來介紹的系列紀錄片《你體內的魚(Your Inner fish)》便是以找尋魚類與兩棲類之間過渡生物的故事為主線,講述了生物進化留在DNA里的痕迹。

這部紀錄片的主角,尼爾·蘇賓博士,是一位在大學擔任人體解剖課老師的魚類古生物學家,致力於尋找人類身體的起源。在他的眼裡,我們身體的很多構造,都能在其他動物中找到端倪。

對於魚類古生物學家為什麼能勝任解剖學老師,他這樣解釋

舉個簡單的例子:大鯢的掌,烏龜的前腳,鳥的翅膀,人類的手,這些看似形態各異的肢體暗藏相似的結構:從肩胛開始先是一塊骨頭,緊接著一段是兩塊骨頭,再下面是一群小骨頭和指骨。在歷史上首次發現這一共通點的科學家歐文曾對此百思不得其解。

不同動物的上肢骨架構造,都有類似的結構。如果還想像不出來,可以啃上一個烤翅,分出翅根、中翅和翅尖,一切都會變得非常清楚。

若干年後,達爾文的進化論設想給出了完美的解釋,那就是我們與各種動物擁有共同的祖先,相似的結構是演化的證據。不過,一直以來,進化論的生物鏈上存在一個空缺。

世界上有許多物種,並不能嚴格的被歸入脊椎動物五大類中的任何一類,比如卵卻哺乳的鴨嘴獸。這些「怪胎」,彷彿是物種進化里的過渡,證明了進化論的科學性。

然而魚類和兩棲類之間一直缺乏合理的過渡,彷彿水裡的生物哪天突然靈光一閃,就學會了在陸地生存。要證明包括人類在內的其他生物是從魚類進化而來,就必須填上這份空白。

許多古生物學家對此志在必得,但直到上世紀末,包括尼爾博士在內的眾人都沒能從石頭裡挖出個所以然來。

不過好在想證明人類與魚類的親緣關係也不止這一條路可走。在化石方面找到實錘之前,科學家們對動物與人體構造相似性上的研究倒是率先得到了長足的發展。

科學家們發現,人類與動物在胚胎時期十分相似,不止是外形,也包括許多部件,比如人和魚都具有鰓弓。

在魚類中,鰓弓會發展成鰓的一部分,而人類並不需要鰓,於是它便分別成為了下顎、中耳和喉嚨的組件。

但在某些發育不全的案例中,我們還能發現鰓結構在人體中的殘留。不過擁有這樣的殘留並不意味著會變成電影里的美貌人魚,反而可能伴隨著其他耳部畸形和疾病。

魚胚胎與人類胚胎相似(左);耳前的小洞,即瘺管,是鰓結構的殘留(右)

而有關前肢的研究也進行得如火如荼。許多生物學家喜歡利用雞蛋來研究胚胎的形成,通過移除或移動其中某個部分的位置來觀察對雞的生長有何影響。

上世紀五十年代,科學家桑德斯對於雞胚胎的肢芽(也就是日後會長成誘人的雞翅的部分)產生了興趣,他從肢芽的一邊取下一部分給它放到了另一邊,結果,神奇的事情發生了:雞翅在鏡像的位置長出了第二份翅尖指骨

正常長成的雞翅(左);肢芽部分被移到另一邊後長成的雞翅(右)

這塊被移動的部分,顯然指導了指骨的生長,可它究竟是通過什麼途徑發號施令的呢?

這個難題一不小心又拖了幾十年,直到人類一隻腳跨進了基因時代。來自哈佛大學的科學家克里夫博士提出這可能是由某個基因對應的分子發出了相應信號所引起的。

很快他在果蠅身上鎖定了一個名為「刺蝟(hedgehog)」的基因,其產生的「刺蝟因子」有組織有紀律地在果蠅身上根據距離的遠近發布指令。

幾個月後,克里夫博士在雞的身上找到了同類的基因。這個新基因被命名為「音蝟因子(Sonic hedgehog)」。它不僅存在於雞的DNA里,也在老鼠甚至人類的身上發揮作用。

在人體內,音蝟因子發出信號,信號的強度隨著距離減弱(小指離信號最近),而不同強度的信號指導了不同手指的形成。而一旦信號過弱或過強,就會發生少指/趾或多指/趾的情況。

正常(左);信號太弱引起的少指(中);信號太強引起的多指(右)

這樣的效應會不會發生在魚的身上?尼爾博士的學生操刀了這一實驗。

他將音蝟因子搞到了灰鰩的魚鰭上,果然,魚鰭末端的骨頭也長出了一對副本。至少在指骨的發育上,人類從魚類的親緣關係獲得了一個重量級的實錘。

魚鰭在音蝟因子的作用下長出了鏡像副本

不過,得到了實錘的尼爾博士顯然並不滿足,他心心念念的空白還沒有填上。

本著古生物學家的敬業精神,他繼續每年冒著和北極熊親密接觸的風險,跑去加拿大北部相應的岩層里尋找化石。

終於,一切在2004年塵埃落定,提塔利克魚化石的出土成功補齊了進化論的空白,讓神造論的支持者又吃了一記悶棍。

電腦復原的提塔利克魚

提塔利克魚介於魚類和兩棲類之間,可能是第一批從水裡爬上陸地的探險者。

它擁有可呼吸的肺,甚至脖子和「手腕」(位於魚鰭上的腕型結構),能讓它比普通魚類更加靈活。

感謝這種生存於泥盆紀的偉大生物跨出的勇敢一步,奠定了我們如今能跑能跳能完成精密操作的基礎。

看來,絕大部分陸地上的動物體內都有一條「魚」。而作為爬到食物鏈頂端的人類,我們體內還藏著許多「動物」,在系列紀錄片的第二集《你體內的爬行動物》和第三集《你體內的猴子》中還藏著生物進化與DNA的更多秘密。

許多人也許會認為,考古的工作毫無意義,因為人們應該往前看,去糾結過去又能創造什麼樣的價值呢?

然而,至少在生物學的領域上,考古讓我們更好地了解我們自己,通過與過去的聯繫來了解如今的問題。隨著如今基因技術的飛速發展,也許我們未來能夠發現,過去的秘密,恰能解決當下的難題。

來源:梅斯醫學

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