人類為何沒有尾巴?

2021年11月17日08:46

  新浪科技訊 北京時間11月17日消息,數千萬年前,人類與其它靈長類動物的共同祖先是有尾巴的。許多現代靈長類動物也都長著尾巴,比如猴子和狐猴。但隨著靈長類動物的進化和分化,現代人類的祖先、以及與我們親緣關係最近的靈長類動物都將尾巴徹底丟棄了,包括黑猩猩和倭黑猩猩等猿類。

恒河猴與其它猴類都有尾巴,人類和猿類則沒有。
恒河猴與其它猴類都有尾巴,人類和猿類則沒有。

  為何有些靈長類動物保留了尾巴,人類和猿類卻沒有呢?尾巴的消失一直被視為人類變為雙足行走進化過程的一部分,但我們究竟是如何失去尾巴的呢?科學家一直想弄清這個問題。

  不過,研究人員最近找到了一條遺傳學線索,或許能解釋人類為何沒有尾巴。他們發現了一個與尾巴生長相關的、所謂的跳躍基因。數千萬年前,這個基因或許突然跳躍到了靈長類動物基因組中的另一個位置上,由此引發的基因變異導致了尾巴的消失。

  事實上,人類也是有尾巴的,但只在胚胎時期得以保留。尾巴這個特徵可以追溯到地球上的第一批脊椎類動物,因此在胚胎發育初期,我們會暫時性地擁有尾巴。不僅是人類,其它所有脊椎動物都是如此。但發育達到八週後,大多數人類胚胎的尾巴都會徹底消失。科學家2008年發表在《自然》期刊上的一篇文章中指出,尾巴的消失是通過細胞凋亡實現的,該過程又稱細胞程式性死亡,是多細胞生物發育過程中自帶的一項功能。

黑猩猩是我們最近的近親之一,它們也沒有尾巴。
黑猩猩是我們最近的近親之一,它們也沒有尾巴。

  在此之後,人類的“尾巴”便只剩下由三四根椎骨構成的尾骨了。

  人類嬰兒出生時,有時也會帶有尾巴,不過這種情況極為罕見。2012年發表在《印度小兒外科醫生協會》上的一項研究指出,這些殘留的突出物是胚胎的殘餘結構,通常都是假尾巴,並非真正的尾巴。這些假尾巴表面有皮膚覆蓋,還含有肌肉、神經、血管和結締組織,但缺少骨頭與軟骨,也不像真尾巴那樣與脊髓相連。

  但人類究竟是如何失去尾巴的呢?對紐約大學格羅斯曼醫學院的博士生夏波(音譯)而言,這個問題從童年時期便令他著迷不已。夏波目前正在研究人類發育、疾病和進化的遺傳機制問題,他還是一項分析人類尾巴消失過程的研究的主要作者,研究發現已於今年九月發表在了論文預印網站bioRxiv上,尚未經過同行評審。

  “我還是個孩子時就琢磨過這個問題了。因為我看到幾乎所有動物都有尾巴,唯獨我沒有。“夏波表示。而在前不久尾椎受傷之後,夏波決定對這一問題展開進一步探究,試圖弄清人類和猿類的尾巴是如何在進化過程中消失的。

  人類和猿類已知最早的沒有尾巴的祖先是一種靈長屬動物,名叫原康修爾猿,於第三紀中新世期間(2300萬至530萬年前)生活在非洲地區。但夏波和共同作者們在研究報告中寫道,尾巴的消失也許還要起源於更久之前——距今約2500萬年前,即人類和猿類這支人科世系與遠古猴科“分道揚鑣”的時間。

  他們比較了六種人科物種與九種猴科物種的遺傳數據,尋找其中可能與尾巴相關的差異之處。他們發現,在負責調控尾巴發育的TBXT基因中的一個名叫Alu元件的DNA片段(這類DNA可以在基因組中改變位置,影響蛋白質合成)消失不見了。猿類和人類基因組中都出現了這種變異,猴科物種則沒有變異,依然保留了這一片段。

  接下來,研究人員利用基因編輯工具CRISPR,將這個基因變異複製到了小鼠的TBXT基因中,結果經過基因修改的小鼠長出的尾巴長短不一,從完全正常到徹底消失,各種長度都有。雖然這一基因變異的確對尾巴造成了影響,但並不是一個決定尾巴存在與否的開關。科學家意識到,在靈長類動物失去尾巴的過程中,還有其它基因發揮了作用。不過,紐約大學計算醫學研究所主任、生物化學與分子藥物學系教授以太•亞奈指出,這個變異的出現“很可能是干擾尾巴形成的關鍵事件”。

  尾巴的好處和壞處

  猿類和早期人類或許從失去尾巴中獲得了一定益處,因為這幫助了它們向直立行走過渡。但聖塔克拉拉大學文理學院人類學教授米歇爾•貝讚森指出,保留了尾巴的靈長類動物也並沒有什麼損失,因為尾巴可以發揮許多功能。

環尾狐猴無法用尾巴抓握,但可以在它們跳躍時維持身體平衡。
環尾狐猴無法用尾巴抓握,但可以在它們跳躍時維持身體平衡。

  “尾巴在動物跳躍過程中可以伸長,幫助身體保持平衡,為著陸做好準備。”貝讚森解釋道,“它們還可以在運動、覓食、甚至睡眠過程中維持身體的穩定性。動物用後腿倒掛在空中時,尾巴還可以抵在某個表面上。”

  靈長類動物的尾巴有時還可當作工具使用。例如,白頭卷尾猴會用尾巴吸滿樹洞中的水,然後把尾毛上的水吮乾,就像海綿一樣。靈長類還會把尾巴當作枕頭或被子,甚至會將尾巴用在社交行為中。

  “我最喜歡看小猴子用自己靈活的尾巴抓住母親的身體或尾巴。”貝讚森表示。猴子還會在玩耍時拉拽彼此的尾巴。南美伶猴甚至會將自己的尾巴與交配對象纏繞起來,以示愛慕之情。

  尾巴能完成這麼多高難度任務,沒有尾巴的人類難免會覺得自己缺了點什麼。那麼,人類會不會有一天重新長出尾巴來呢?遺憾的是,夏波指出,我們失去尾巴已經太久,不可能再長出來了。2500萬年前距今太過久遠,甚至連我們這個物種——智人的出現都遠在其之後。在這段漫長的時間里,我們這支世系中與尾巴發育相關的基因早已不再發揮功能,所有形成尾巴所需的DNA片段都早已遺失了

  “就算我們能糾正相關的基因變異,仍有可能無法重新長出這個身體結構。”夏波指出。(葉子)

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