你是不是會好奇,大部分哺乳動物都有尾巴,人類卻沒有?
其實在幾千萬年前,人類和其他靈長類動物的共同祖先是有尾巴的。許多現代靈長類動物,如猴子和狐猴,仍然有尾巴,但現代人類的祖先以及黑猩猩、大猩猩等猿類卻拋棄了尾巴這一身體結構。
那為什麼有些靈長類保留了尾巴,而人類和猿類卻沒有呢?科學家一直想弄清楚這個問題。
撰稿 | Mindy Weisberger
編譯 | 雲杉
編輯 | 白楊/喬木
圖源 | Livescience/Wikipedia
人類胚胎有尾巴
最近,研究人員找到了一條關於人類為什麼沒有尾巴的遺傳線索。他們發現了一種與尾巴生長有關的「跳躍基因」,幾千萬年前,這種基因可能跳躍到了其他基因中,使我們的尾巴消失。
事實上,當我們還是胚胎時,是有尾巴的。尾巴這種特徵可以追溯到地球上最早的脊椎動物,所以在胚胎髮育初期,我們會短暫地擁有尾巴。
不僅是人類,世界上所有的脊椎動物都是如此。但是大約8周後,大多數人類胚胎的尾巴會完全消失。
科學家指出,尾巴會經歷細胞凋亡的過程。這是一種程序性死亡,是多細胞生命發展的一個自然過程。在那之後,尾巴就只剩下三四塊椎骨。
有時,人類嬰兒出生時也有尾巴,不過這種情況非常罕見。2012年的一項研究指出,這種尾巴是胚胎殘留物,不是真的尾巴。
皮膚覆蓋的假尾巴包含肌肉、神經、血管和結締組織,但沒有骨骼和軟骨,而且不像真尾巴那樣與脊髓相連。
但是人類是怎樣失去尾巴的呢?對美國紐約大學格羅斯曼醫學院的夏波博士來說,這是一個他從小都在思考的問題。夏博士是研究人類發育、疾病和演化遺傳機制的專家。
「當我還是個孩子的時候,我就想知道,為什麼幾乎所有動物都有尾巴,但我卻沒有。」夏博士說。2019年夏天,在尾骨受傷後,夏博士決定更仔細地調查這個問題:人類是如何在演化過程中丟掉尾巴的?
基因突變導致尾巴消失
原康修爾猿的骨架復原模型 | 圖片來源:Guérin Nicolas
已知最早的人類和猿類的無尾祖先是一種被稱為原康修爾猿的靈長類動物,生活在中新世時期(530萬~2300萬年前)的非洲。
但夏博士和同事認為,尾巴的消失可能要追溯到更早之前——大約2500萬年前,即人類和猿類的演化走上不同道路的時候。
他們比較了6種人科物種和9種猴科物種的遺傳數據,以尋找可能與尾巴相關的差異。一個可能的候選基因出現在「Alu序列」(一種重複的基因序列)的一小段DNA中。
這個基因隱藏在調節尾部發育的TBXT基因組中,可以從基因序列中的一個位置跳到另一個位置,影響蛋白質的合成。這種突變存在於猿類和人類的基因組中,但不存在於猴子的基因組中。
隨後,科學家使用CRISPR基因編輯技術將這種突變複製到了小鼠的TBXT基因中。結果發現,經過基因編輯的小鼠尾巴長度不一,從正常到根本沒有尾巴,各種長度都有。
雖然突變確實影響了它們的尾巴,但這並沒有讓它們完全失去尾巴。科學家意識到,在靈長類動物失去尾巴的過程中,還有其他基因發揮了作用。而且,科學家認為,這種突變的出現是尾巴消失的關鍵因素。
科學家指出,早期人類和猿類失去尾巴是一種進化,幫助它們向直立行走過渡。
我們還能長出尾巴嗎
但美國聖塔克拉拉大學的米歇爾·貝贊森教授說,尾巴其實是一種優勢,可以發揮很多作用。「在跳躍過程中,尾巴能夠幫助身體保持平衡,」 她補充說,「還能在移動、覓食甚至睡覺時保持身體的穩定。」
靈長類動物的尾巴有時也可以用作工具。例如,白頭卷尾猴會用尾巴吸收樹洞里的水,然後再吸吮尾巴上的水。靈長類動物還可以將尾巴當作枕頭或被子,甚至在社交活動中使用尾巴。
小猴子會用自己靈活的尾巴纏住母親的身體或尾巴,它們也會在玩耍時拉拽同伴的尾巴。伶猴甚至會將自己的尾巴與交配對象纏繞起來,表達愛慕之情。
就因為尾巴有這麼多用處,沒有尾巴的人類可能會想自己要是有尾巴該多好。那麼我們有沒有可能再次長出尾巴呢?遺憾的是,我們很久以前就失去了尾巴,已經不可能再長出來了。
2500萬年的時間真的太久了,在這段漫長的時間裏,我們體內與尾巴相關的基因早已失去功能,所有尾巴發育所需的DNA也已經丟失。
「很遺憾,即便修復所有導致我們失去尾巴的基因突變,我們仍可能無法重新長出尾巴。」夏博士說。
【《奇點科學》是歐洲經典科普雜誌Science Illustrated(科學畫報)版權合作方,專註報道令人興奮的前沿科技進展,讓讀者提前看見未來。】
參考資料
[1]https://www.livescience.com/why-dont-people-have-tails