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人體內的演化痕跡

2009/02/02 蘇賓(Neil H. Shubin)
人體就像一座經過多次翻修的老建築物,佈滿雜亂的管路。疝氣、打嗝及其他毛病,其實都是演化自魚類和兩生類的痕跡。

重點提要

人體就像一座經過多次翻修的老建築物,佈滿雜亂的管路。疝氣、打嗝及其他毛病,其實都是演化自魚類和兩生類的痕跡。

我剛開始教授人體解剖學的時候,學校正在翻修我的實驗室,這剛好能讓我思考一些事。第一次教人體解剖學非常辛苦,不只是因為要記住許多專有名詞,而是人體內部混亂的血管、神經,以及其他聯繫不同部位的構造,常存有演化過程遺留的痕跡。


正當我和人體內部構造奮戰時,我實驗室所在的那棟百年建築正好需要翻修。我們打開牆面檢視內部的管線和機械狀況時,裡面雜亂無章,整棟房子的纜線、電線和管線的配置都相當詭異。正常人不會故意把建築物內部設計得如此複雜,這應是1896年剛蓋好時的設計,加上數十年來翻修變更的結果。如果你想了解某條纜線或管線為什麼這樣纏繞,就必須先知道過去的歷史,以及這些年來是如何更動。人體內部構造也是如此。


看看男人的精索(spermatic cord),它從陰囊內的睪丸連結至陰莖中的尿道,形成一條通道,讓精子能離開人體。由於陰囊就位在陰莖旁邊,這條通道應該取兩構造之間最短的直線距離才對。其實不然,精索由陰囊處先伸入恥骨,經過髖關節下方的開口後,繞一大圈才連往陰莖中的尿道。這個歷史遺跡成為疝氣的原因之一,讓醫學系的學生始終很難理解,為什麼男人得受到這種折磨。


生殖腺的遷移旅程

要理解我們身體的構造,必須先檢視演化路上人類與微生物、蠕蟲,到魚類、靈長類所共有的一切。在精索的例子裡,人類生殖腺開始發育的位置,與鯊魚、硬骨魚類及其他脊索動物相似。女人的卵巢及男人的睪丸可能受其原始組織的影響,起初形成於較上方靠近肝臟的地方,然後才發育為生殖腺。成年鯊魚及硬骨魚類的生殖腺仍保留在肝臟附近,或許是其祖先為了便於精子在體腔內部發育。


哺乳動物則和這些魚類祖先不同。當男性胎兒逐漸發育,睪丸便會下降。女性胎兒的卵巢則從中間向下移至尿道和輸卵管附近,以確保卵不須為受精長途跋涉。男性睪丸下移的距離較遠,甚至離開身體落至陰囊中。


這種特徵對於製造出健康的精子相當重要,理由之一為哺乳動物是恆溫動物,但量多質佳的精子卻必須在低於體溫的環境中才能產生。的確,曾經有研究建議,男性由緊身內褲改穿平口內褲,讓陰囊不受擠壓而自然垂吊於體外時,可讓精子的品質提升。也就是說,哺乳動物的陰囊就是一個與身體分離的囊袋,可以控制內部精子的生長溫度(想像一下「冷水澡效應」吧)。


然而,這也帶來一個問題。由於睪丸必須移動相當長的距離才能落到陰囊,也使得精索繞成一個大圈。很不幸的,這會使得精索上方的體壁變薄,假使有段小腸從該處捅出,便會造成各種類型的疝氣。有些疝氣是天生的,部分小腸隨同生殖腺往下移而穿過體壁;有些疝氣則是在成長過程中,因為體壁過薄才引發。所以,疝氣其實反應了人類演化的某種歷史,即我們過去是魚類而現在是哺乳類。


膈神經的雙重證據

同樣的演化分析也可應用在許多其他症狀。像是打嗝,這種生理現象可以只持續數分鐘,也可能一生當中不時出現,長達數個月、甚至數年(雖然案例不多)。打嗝是因為喉嚨和胸腔肌肉發生痙攣,當喉部的會厭(喉部後方的一片軟組織)關閉時,我們猛然吸氣,就發出「嗝」的一聲,每一「嗝」都是不由自主、無法用意識控制的。打嗝的原因很多,如吃得太快或是過多,甚至更嚴重的情況,像是胸腔腫瘤也可能引起打嗝。


根據現存的假說,打嗝至少揭露了我們演化的兩個層面:我們與魚類,以及與兩生類的關聯。人類呼吸系統的神經演化自魚類,其膈神經源自頭顱下方,經過胸腔,一路延伸至橫膈膜。這段曲折的路程帶來了一些問題,因為中途發生任何對神經的干擾都會影響呼吸,神經受到刺激也可能導致打嗝。人體若要有更理性的設計,這組神經就不應來自頸部,而應源自更接近橫膈膜的某處。很不幸,這樣的神經分佈是魚類祖先的遺跡,牠們的呼吸器官(鰓)靠近頸部,而非下方的橫膈膜。


【欲閱讀更豐富內容,請參閱科學人2009年第84期2月號】


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