3.12

知識分子

The 人类Intellectual

圖源：Pixabay

撰文丨範崗

責編｜李珊珊

人為什麽沒有尾巴？

嚴格說，人類其實是为何尾巴有尾巴的——但僅限胚胎時的幾個星期。這根微小的失去尾巴形成後幾乎立刻就會退化，出生時隻剩下一根小小的人类尾骨，毫無用途。为何尾巴隻要不受傷，失去大部分人恐怕根本都不知道自己有這麽一根骨頭。人类

發育上的为何尾巴繞彎子，背後是失去人類尾巴曲折離奇的演化史。我們的人类祖先至少在5億年前就有了尾巴，水生動物靠它運動，为何尾巴陸生動物則靠它平衡。失去但是人类大約兩千五百萬年前，一支靈長類卻失去了尾巴。为何尾巴今天,失去這支靈長類包括長臂猿、大猩猩、紅毛猩猩、黑猩猩還有人類，它們全都在胚胎早期就把萌芽中的尾巴重新吸收掉了。

按照常識，如此大幅度的變化，背後應該有相當複雜的基因調控。但是2024年2月《自然》發表的一項研究卻給出了令人意外的答案：隻需稍稍改變一個基因，就能實現這一效果。

為了說服審稿人，用兩年半時間讓小鼠尾巴消失

這個基因是從上百個嫌疑人裏篩選出來的，不過這也並不令人意外，畢竟它和尾巴的關聯早就知道了。早在1927年，就有一位科學家注意到了一支小鼠株係的尾巴異常短小。她認為這支小鼠攜帶了基因突變，稱這個基因為T。隻攜帶一份突變T的小鼠尾巴會縮短，但兩份突變就會導致小鼠死亡。後來的研究發現哺乳動物普遍擁有和“T”地位相當的基因，人類也有。因為單字母名字在數據庫裏實在太難檢索，2018年研究者決定把它的人類版本改名為TBXT（小鼠版本用部分小寫的Tbxt作為區分）。

雖說TBXT的對等物大家都有，但也並不是完全相同的。沒尾巴的人和猿，TBXT裏有一個地方額外插入了一小段DNA，有尾巴的猴子則沒有這個插入。

這個插入了TBXT的一小段長約300堿基對，在人體裏大約有100萬份，人們給它起了個名字叫Alu。

Alu會不會和尾巴的消失有關呢？

2021年，研究者發布了一篇論文預印本，證明這段額外插入的DNA會導致這個基因所編碼的蛋白質變短。蛋白質的功能和形態密切相關，短了一截想來應該會對尾巴的發育有不良影響。研究者在小鼠裏模擬了殘破蛋白的結果，發現尾巴果然出現了各種異常。

三年前的這篇預印本一問世就引發了媒體關注，但投稿時卻遭遇了反駁。評審者指出，預印本沒有正麵回答真正的問題，那就是這段插入本身是否真的能導致尾巴消失。為此，研究者用了兩年半的時間補充了多組實驗。他們發現這個插入直接移植到老鼠身上對老鼠的蛋白質影響很小。但是他們找到了其他的插入，能產生和人類一樣的蛋白質縮短。這種縮短蛋白，果然導致了老鼠尾巴的縮短甚至缺失。補充實驗後，論文終於得到接受，這一成果也在近三年後再一次浮出水麵。

當然，雖然這一研究幾乎確立了最大的嫌疑人，卻仍是不足以證明這個基因的變化就是兩千多萬年前實際發生的情況，而且，仍不能算解決了更加根本的問題：人類的祖先為何失去了尾巴，以及，人類的祖先究竟是如何失去尾巴的？畢竟，尾巴是寶貴的平衡器官，直立行走也許礙事兒，但應該對樹上活動很有幫助才對。而且化石證據表明，尾巴消失的那個時代，人類祖先還手腳並用生活在樹上，明明有用的東西為何會消失呢？

尾巴為什麽會消失？

能讓尾巴“消失”的基因找到了，然而，如同絕大部分偵探故事一樣，就算揭示了作案方法、找到了凶器、抓住了真凶，通常也不意味著故事的終結。我們總還是希望知道凶手為何選擇了殺人，殺掉這個人究竟給他帶來了什麽好處，也就是說要理解作案的“動機”。畢竟我們都希望生活在一個能夠解釋的世界裏。

但是基因當然沒有意識，如果硬要說一個基因突變的留存有什麽“動機”，那也隻能說它的動機是“更容易遺傳給後代”。不管你挑的是哪個基因，都隻能得到同樣的回答，這太無趣了。回到偵探故事的類比裏，這就像是好不容易抓住了凶手，卻發現他是個職業殺手，動機僅僅是拿賞金。擁有真正動機的主謀，還藏身在陰影裏。

要揪出主謀，僅靠分子生物學是不夠的，更需要演化、生態、發育、形態功能等領域的努力。所幸，研究者在這些領域也有一些看起來有前途的進展。

猴子為何（通常都）有尾巴呢？常見的猜想是，這是樹上生活的平衡需要。大部分猴子爬樹的方式是手腳並用抓住枝條，身體則橫向立在枝條的上方。這種姿態的好處是爬樹過程比較簡單省力，身體的重力自然而然被枝條支撐住了，挪動一隻手的時候還有一手兩腳作為支撐點。壞處是，這種姿態下重心高於支持點，在物理上是不穩定的平衡。如果這種狀態下身體不小心出現了傾斜，那麽傾斜會逐漸加大直到徹底翻倒，而緊握枝條的手腳又難以糾正身體本身的姿態。有一個能獨立活動的尾巴隨時調節身體上半部分的重心，在這樣的場景下想來應該是很有價值。

不過這並不是樹上生活的唯一方式。沒有尾巴的長臂猿，就是主打另一種。在穿越樹林的時候，長臂猿的身體往往並不在樹枝上方，而是在下方，雙臂高舉過頭懸掛，有時交叉前進，有時擺動身體跳躍過去。大部分種類的猴子都不會這種運動模式。實際上猴子雖然以靈巧著稱，但多數物種的上肢活動範圍遠不如長臂猿，甚至手舉過頭都是個有困難的動作。有些時候長臂猿也會走在樹枝上，但這時長臂猿的身體通常是直立的，不用尾巴而是用伸開的雙手平衡。

這種模式下，尾巴的用途就存疑了。身體懸吊在樹枝下方，意味著重心低於樹枝。這樣的平衡是穩定的，發生傾斜時傾斜角度會自然減少而不是增加，也就無需額外的平衡工具。在準備跳躍時，擺動雙腿就可以帶動整個身體的晃動，尾巴反而增添了不便，容易和其他樹枝碰撞。兩千五百萬年前長臂猿和人類的共同祖先是否也是這樣生活的呢？那個祖先是否就是這樣失去了尾巴呢？這些問題還沒有得到解答，但它們距離尾巴問題的幕後黑手要更近。

尾巴的故事也沒有因為它的消失而完結。正如演化史上無數其他案例一樣，頂替尾巴上崗的新員工，會帶來一些意想不到的後果。

尾巴下台，手臂上位

人類現存的最近親屬黑猩猩同樣沒有尾巴。它在樹上的敏捷程度不如長臂猿，但還是保留了胳膊靈活、身體直立等特征，足以代替尾巴的作用，甚至可能還有額外福利。2023年9月，《皇家學會開放科學》的一篇論文認為，黑猩猩的這些特征對於從樹上往下爬的動作極為重要：靈活而有力的上肢可以伸到身體正上方握住樹枝，能有效地控製下爬時的身體速度，避免腳滑摔落地麵。黑猩猩比猴子重很多，摔死的風險原本也應該高得多，有了這個本領，就能大大緩解這一風險。換句話說，如果沒有這個本領，黑猩猩的體格恐怕就長不了那麽大，能夠支撐的腦容量也會變小，或許無法成為動物界聰明第一。

更重要的是，靈活的上肢還有另一個用途，那就是扔東西。動物園裏的黑猩猩時不時就會因為扔糞便正中遊客而上新聞，它們是動物界極其罕見的擁有投擲能力的物種，但比起人類又差遠了。雖然我們經常自嘲說人在動物界裏隻有大腦發達，身體一無是處，但這並非事實；人類的投擲力是毫無疑問的天下第一，手臂上伸的過肩式投擲更是堪稱絕學。投擲是自然界少有的遠程攻擊，能在自身不受威脅的情況下打擊獵物和敵害；投擲還能輕易實現以多打一的效果，把社會性動物的數量優勢直接轉換成戰鬥力優勢。如果沒有投擲能力，人類祖先的腦容量要想給生存帶來好處，恐怕也就沒那麽容易了。

這是否意味著，兩千多萬年前一小段DNA的胡亂跳躍，竟然為今天人類文明的崛起鋪平了道路呢？它當然不可能是唯一的原因，恐怕連一線的功臣都算不上。不過，大尺度的演化確實都是由無數大大小小的突變堆積起來的。生物界裏每一項看似不可逾越的奇跡，背後都是如此。

參考文獻：

Callaway, E. (2024). How humans lost their tails-and why the discovery took 2.5 years to publish.Nature.