邵峰

今天生活在地球上的每一只爬行动物、每一只鸟、每一头哺乳动物和每一个人都是古代鱼类的后代。我们的身体构造就讲述了这段历史。

如果我們想让一辆老爷车跑上200千米/小时，改装工程师必须重新调校所有零部件，如果调校依然无法解决问题，就必须更换零件。从许多方面看，人类就像是这台改装后的老爷车。进化这个“工程师”将鱼类的身体构造重新调整，得到了两栖动物、爬行动物和哺乳动物。然后，哺乳动物被逐渐改造成用两条腿行走、会用各种语言交流、能主动思考解决问题、能控制手指完成精细工作的人类。

人之所以会打嗝，人的膝盖之所以容易受伤，归根结底，这些人类先天弱点都来源于进化链条的上游。其实，可以说人类的大多数身体构造上的缺陷，来源都能追溯到人类祖先物种——鱼类。

鱼给了我们卵黄囊

鱼卵都有卵黄囊。在所有鱼类中，鲨鱼卵的卵黄囊可能是最显眼的。鲨鱼是一种非常古老的软骨鱼，在距今4.2亿年前的志留纪时期就已经出现在地球上。部分鲨鱼是卵生，它们产下的卵很像一个钱包。透过黄色透明的卵鞘，我们可以看见其中的幼鲨和为其提供营养的巨大卵黄囊。

大约在3.75亿年前，远古鱼成功登上大陆。当时，这批“先驱”面临的最大挑战之一，就是如何防止它们的卵失水变干、死亡。两栖动物选择回到水中产卵，避开了这个难题。爬行类则进化出更激进的解决方案：一种全新形态的卵——将胚胎装进羊膜这个充满液体的囊中，然后在外层包围一层硬壳以保护卵。结果就有了蛋。于是，爬行动物可以在陆地上产卵，方便它们进一步征服陆地。在这过程中，卵黄囊也被保留了下来。

人类胚胎在发育初期，也会形成卵黄囊，它对胚胎有造血和营养作用。虽然此时胚胎还太小，B超成像无法看到，但医生能够通过卵黄囊判断胚胎存在。随着胚胎长大，卵黄囊渐渐消失。其实，人类等哺乳动物胚胎时期的卵黄囊可以被看作一种“痕迹器官”，它的存在提醒着我们的祖先是远古鱼。

人类胚胎中的卵黄囊负责为胎儿造血。

透过鲨鱼半透明的卵鞘，可以见到硕大的黄色卵黄囊

鱼鳍变人手？骨头能作证！

人类等灵长类动物能够进行精确的手部运动，这是灵长类区别于其他动物的特点之一。那么灵长类的手是如何演化而来的？150多年前，英国古生物学家理查·欧文经常收到出海回国的人带给他的各种奇怪生物。在解剖了大量生物并研究了它们的构造后，他发现了一些相同点。尽管不同动物之间，四肢的形状和结构千差万别，但四肢骨骼都由三根主要的骨骼、趾骨以及连接两者的许多小骨组成。这就好像是同样的结构在不同动物身体上被压缩、延展，从而实现不同的功能。人和狗等哺乳类动物都具有这种模式，鸟尽管上肢变成了翅膀，但也属于这种模式。

欧文虽然发现了这个规律，但他没能找到背后的原因。真正回答这个问题的，是和他同时代的查理·达尔文。达尔文通过长年大量观察，总结出生物之间的这种共同模式，是因为在遥远的过去，它们都有共同祖先。不过，如果顺着进化树追溯，这种上肢骨模式最远只能追溯到最早出现的陆地四足动物。鱼类没有四肢，只有鳍，即便是距今4亿年前远古鱼类也是如此。这又是怎么回事？

大约4亿年前的水下世界，史前鱼类拥有的是鳍。我们人类如何从有鳍的鱼，变成有四肢的动物？达尔文预测在进化过程中，存在一种过渡形式的远古生物。2004年，古生物学家在加拿大发现一种后来被命名为“提塔利克鱼”的生活于泥盆纪的早期鱼类。虽然属于鱼类，但它身上具备了许多两栖类的特征：与过去许多更类似鱼类的化石不同，它的“鳍”拥有原始的腕骨及单纯的趾头，表示它们可以承受重量。前鳍的骨骼显示出它们可能拥有许多肌肉组织，这表示它们拥有发达的肌肉，而且有能力像手腕一样弯曲。虽然它们很可能无法使用鱼鳍行走，但是它们也许用其来支撑身体，就好像人做俯卧撑时用双臂支撑上身。并且，提塔利克鱼有肺，这意味着它们至少可以短时间离开水中，上岸活动。

提塔利克鱼——鱼类和陆地四足动物的过渡物种。

不同动物的四肢骨骼构造虽然不尽相同，但都具有相同的基本模式。

人靠“腮”说话？

人类的耳朵、喉部和下颚的部分结构都是由腮进化来的。如果你将都处于发育初期阶段的鱼类胚胎和人类胚胎对比，你肯定会诧异于两者竟然如此相似。人类胚胎发育的某个阶段确实看起来像一条鱼。不仅如此，鱼类胚胎和人类胚胎都有相同明显的隆起物，被称为“腮弓”。鱼类的腮弓会发育成腮骨、神经、血管和腮部肌肉;而人的部分腮弓会发育成下颚、中耳和喉部这三个部位的部分“零件”。人类腮弓的发育过程非常复杂，这种复杂性为人类的语言交流打下基础，但也带来了麻烦。

人类通过控制喉部、后咽、舌、齿和唇的动作才能发声交流。所有这些结构，都可以被视为在哺乳动物或爬行动物相对应的结构基础上，经过简单修改后得来的。在你上排牙齿最后一颗臼齿后方，有一层可以将咽腔和鼻腔分隔开的软腭。它由许多块肌肉组成，能够控制你说话时发出的声音。人类的舌头更不用说，其灵活在动物界也是数一数二的。通过口腔中软腭、舌、唇、齿的运动，再配合口腔的张合大小和形状，以及声带振动与否，人类才能靠说话交流。

不过，人类为说话付出了代价，其中之一就是“睡眠呼吸暂停”。随着人类获取的食物越来越精细，通过上下颌碾磨食物的需求越来越小，下颌发育也远不如我们的祖先，这就造成了软腭和舌根后的间隙变得越来越小。仰卧时喉部肌肉放松，口腔内的软腭下坠，很容易引起睡眠呼吸暂停。一些患者甚至因此在睡眠时窒息身亡。

为了能够说话，人类付出的代价之二是容易被食物卡住气管而窒息。我们的口腔不但用来交谈，也用来呼吸和进食。这些功能之间偶尔也会出错，比如吞下的食物进错了地方，被卡在气管。科学家通过多年的解剖学研究发现，人类的喉部位置明显低于其他灵长类动物。喉头位置下降，使人类从唇到喉的共振腔空间增大，整体形状也更弯曲。通过改变口腔和咽腔的形状和大小，人类能够产生丰富的共振频率。但喉部下降也会造成麻烦，因为食道和气管会有交叉，增加了食物呛入气管的风险。不过，比起语言交流所获得的生存利益，这点安全隐患算不得什么。

人類胚胎和鱼类胚胎在初期十分相似，且都具有腮弓结构。

人进化出了适合说话的咽喉，却也因此容易阻塞气道。

“鱼祖先”给了我们有缺陷的呼吸神经

人类大脑控制呼吸并不需要意识参与，主要由脑干（脊髓和大脑的连接部分）控制。脑干负责产生冲动，由神经传递到几个主要呼吸肌，且必须按照胸肌、横膈肌、喉部肌肉的顺序先后收缩。除了呼吸，吞咽的肌肉活动顺序也由脑干控制。

人类的脑干也是远古鱼类的进化版。鲨鱼和骨鱼需要使用腮部附近的肌肉才能呼吸。从有4亿年历史的甲胄鱼化石中，科学家看到了和现代鱼类一样的大脑和颅内神经结构，而且控制呼吸的神经同样是由脑干延伸出来的。这种神经结构适合鱼类，但对哺乳动物却很糟糕。因为鱼类控制呼吸的神经距离腮部很近，鱼类大脑几乎被腮部包围，神经信号传递很便捷。

哺乳动物的身体结构与鱼类大不相同，肺部远离大脑，而控制肌肉活动的神经又很长。比如，膈肌是人体最重要的呼吸肌，75%的呼吸功能得益于膈肌，可以说没有膈肌人就无法呼吸。然而，控制膈肌的神经却有“设计缺陷”：位于脑干的膈神经发出冲动信号，信号由神经传导，一路经过颈部和胸腔，最后才达到膈肌。这条长长的信号通路穿过各种软组织，既没有保护，也很容易受损或干扰。比如，如果胸腔长了肿瘤，会干扰这些呼吸相关神经——要么让相应的肌肉“罢工”，要么使其过度兴奋。如果人体的结构更加完美，这条对人体至关重要的“呼吸信号电缆”应该穿过坚硬的脊椎，再从膈肌附近穿出脊椎，就像给裸露在外的电线加一层硬质保护壳，如此才能更好地保护神经。

膈神经（黄色细线）既长又缺乏保护，可以说是进化过程的“设计缺陷”

和鱼类一样，人类在胚胎发育初期，性腺也位于心脏刚近。性腺下降这个过程重演了数亿年进化史。

从鱼到人，性腺搬家

鱼类的性腺非常靠近心脏，这种布局不但方便供血，也能尽可能保护性腺。但人类的性腺——睾丸和卵巢却远离心脏。这要怎样解释呢？如果人类的性腺位于胸腔，结果会是灾难性的。人类男性终生都会持续产生精子，精子生成的温度要比体温低2℃。太热或太冷都会导致精子死亡或畸形发育。为了满足精子对温度的苛刻要求，哺乳动物进化出了阴囊结构。

不过，在人类胚胎阶段，性腺的初始位置确实和鱼类一样，都位于心脏附近。但随着胚胎发育，性腺开始下降。女性卵巢会下降到尿道和输卵管附近，这样卵子要受精就不用“长途跋涉”。不过，男性的性腺会继续下降，移出腹腔，最终落入阴囊。这个过程重现了漫长的进化历程。

但是，睾丸位于腹腔外也带来了麻烦：睾丸疝气（脱肠）。睾丸下降的同时，鞘突这个“口袋”也一起进入阴囊。如果这个口袋没有完全闭合，肠子就可能掉进去，形成疝气。

为什么人的膝盖那么脆弱？

人类膝盖很容易受损，而且一旦受损，肯定会涉及内侧半月板、内侧副韧带和前十字韧带。这三个“零件”往往同时发生问题，因此它们在骨科界被称为“不幸三兄弟”。人类的膝盖容易受损，也反映了人类由鱼进化而来的过程。

保存在化石中3.8亿年前的古代鱼类向我们展示了第一批膝盖的样子。原始膝盖最初诞生于古鱼的腹鳍，样子就像由三根骨头组成的铰链。由于鱼主要生活在水里，它们的“膝盖”不用承重，所以，其形状类似船桨的扁平状。人类胚胎6～7周时，双腿的样子就像鱼的腹鳍。当胚胎发育到第8周时，突然发生不可思议的变化：膝盖会180°旋转，小腿由向前弯曲变为向后弯曲。在成人的身上就可以看到膝盖翻转的证据——许多控制下肢的神经偏偏在膝盖处掉头。这解释了为什么人类的膝盖弯曲方向和大多数动物相反。

人类胚胎时期膝盖发生旋转，对双足行走有重要意义。人类行走时整个脚掌着地，这种行走模式被称为跖行，也叫掌行。灵长类和熊类都属于典型的掌行动物。掌行虽然不利于运动爆发力和运动速度，但具有很好的支撑性。掌行最突出的贡献，是为抓握动作提供了便利，正因为这个关键的改变，人类的手才能使用工具。

然而，因为掌行动物着地肢少了一个缓冲关节，膝盖承受的跑跳冲击比“踮脚走”的趾行动物（猫、狗等）或“用脚尖走”的蹄行动物（马、鹿等）更大。熊和猴同为掌行动物，但四足着地行走，运动冲击由四肢分担。而人使用二足直立行走，分担运动冲击的肢体数量本来就少，再加上人的膝盖结构简单，只由几条韧带和两块软骨板构成，注定了人类的膝盖比其他动物更容易受损。

如果人類的下肢骨骼构造和动物一样.会是怎样一副画面呢？（想象图）

从原始鱼类到原始两栖动物的进化过程中，动物的膝关节逐渐成形。

回顾数亿年的生命演化历史，我们会发现，任何生物身上的“新零件”，都是在旧有基础上的重构和改造，目的都是为了满足生物对生存的新要求。为了登上陆地，鱼鳍演化成了四足动物的足，哺乳动物的前掌又演化成了人类的手掌。而负责编码这些结构的基因，在远古时代都被用来合成古代虫鱼的身体部件。人身上的每一个结构都在向我们讲述类似的进化史。

虽然从鱼到人这段进化历史给我们带来了许多麻烦，但同时也为我们指明了解决方法。理解人类身体和其他生物的共同点，是帮助我们揭示内脏器官运行奥秘，帮助我们找到疾病可能的治疗方法的关键。

2006年度诺贝尔生理学或医学奖授予安德鲁·菲尔和克雷格·梅洛，以表彰他们发现可用于抗病毒和抗肿瘤等的基因治疗手段——RNA干扰机制。安德鲁和克雷格所用的实验动物是秀丽隐杆线虫，这种动物至少3896的基因在人类基因组中有同源基因。这说明，未来人类生命科学或医学的重大发现，或许潜藏在和我们共同生活的简单生命体中。 （责任编辑 王川）

蝌蚪和打嗝

如果说人类的神经布局是我们鱼类祖先的遗产，那么打嗝机制就要归功于我们的两栖类祖先。在人的颈部脊髓中，有负责控制打嗝的“呃逆中枢”。呃逆中枢兴奋引起肌肉收缩，人会猛吸气。约35毫秒后，喉部声门将呼吸道迅速关闭。快速吸气然后又立刻关闭空气通路，就形成短促的“嗝”声。

人类打嗝很类似蝌蚪的鳃呼吸。蝌蚪在发育某个阶段，会同时用肺和鳃呼吸。当用鳃呼吸时，它们会将水吞入口。并让水通过鳃，但必须保证水不能进入肺部.和人类一样，蝌蚪也有声门，为了不让水进入肺部，蝌蚪会闭上声门，这样气管也就关闭了。科学家发现，人类打嗝时声门关闭并迅速吸气，这个过程十分类似蝌蚪用鳃呼吸时快速吸气并关闭声门。

音猬因子

科学家最初在果蝇体内发现了一种叫作“音猬因子”的基因。后来，鸡体内也发现存在这种基因。音猬因子不仅可以指导鸡胚胎中翅膀形成。也能控制爬行动物和哺乳动物的四肢形成。人类的“六指”现象即是音猬因子信号表达过强的结果。科学家曾经做过一个实验，在灰鳐胚胎时期，将音猬因子移植到胚胎鳍芽上，结果产生了镜像的第二对鳍。可以看出，决定了我们手部形状的音猬因子，同样也决定了一些与我们关系疏远的亲戚——鱼类的鳍的形状。