零距離科學:陸上祖先在人類身上留下了甚麼痕迹?

零距離科學:陸上祖先在人類身上留下了甚麼痕迹?
Photo Credit: Reuters/ 達志影像
我們想讓你知道的是

讓我們繼續為人類的特徵追本溯源,看看陸上的祖先在我們的身上留下了甚麼痕迹,這些痕迹,可能已經跟原本的功能大相逕庭。

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圖:香港電台

文:吳家亮(香港中文大學通識教育基礎課程講師)

在上一集的《零距離科學》,我們以四肢作為例子,說明人類或許繼承了原始魚類的基因。來到今集,讓我們繼續為人類的特徵追本溯源,看看陸上的祖先在我們的身上留下了甚麼痕迹。這些痕迹,可能已經跟原本的功能大相逕庭。

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人體有不少「退化器官」,例如是盲腸,但它們真的完全喪失作用嗎?
聽力從何來?

讓我們先說說聽力的故事。聽覺是人類語言的基礎,口耳相傳在早期的人類社會是知識累積的方式。聽覺也為音樂賦予意義,讓我們有了抒發情感的途徑。良好的聽力讓我們逃避危險,存留性命。我們之所以能聽見,有賴耳朵精密的構造。聲波被外耳道所收集,震動鼓膜,再傳送至由三塊中耳小骨組成的聽骨鏈,再傳送到內耳的耳蝸,耳蝸把震動翻譯為電子訊號,由神經傳送至我們的大腦,從而形成聽覺。

中耳小骨的演化歷史相當有趣。科學家比較爬蟲類和哺乳類動物的骨骼結構時,發現哺乳類動物的中耳小骨竟是爬蟲類動物的顎骨關節。科學家繼而推斷,哺乳類動物的祖先的聽覺系統沒現時那麼複雜,隨著演化的進程,原本負責咀嚼的顎骨關節向後移,成為耳朵的一部分,強化了牠們的聽力。

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在哺乳類動物中,顎骨關節成為了中耳的一部分。

這個論述有何佐證呢?昆士蘭大學的科學家Vera Weisbecker及其研究團隊從澳洲有袋類(marsupials)和單孔目(monotremes)動物得到重大發現。他們審視袋鼠、樹熊、鴨嘴獸等的幼獸的骨骼結構,發現幼獸的中耳骨是通過麥氏軟骨(Meckel’s cartilage)連接著顎骨的。當幼獸慢慢長大,軟骨消失,中耳骨便跟顎骨徹底分離,成為聽覺器官的一部分。

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我們從有袋動物的幼獸身上,還可看到中耳骨通過麥氏軟骨(淺綠色)連接著顎骨。

科學家還發現,頭骨愈大的有袋類動物,中耳骨跟顎骨分離的時間便愈長;分離的同時也經常伴隨著小臼齒和大臼齒的生長。這就像把千萬年的演化歷程濃縮在幼獸短短幾十天的發育過程中,本來負責咀嚼的骨頭,轉變了功能,讓聽覺變得更敏銳。

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有袋類動物的幼獸,仍然保留了原始生物的耳朵結構。
陰蒂有用嗎?

中耳骨在演化中改變了位置,解鎖了新的技能。那會不會有些身體部位,隨著演化改變了位置,卻喪失了功能?讓我們來談談一個敏感的部位——女性的陰蒂。

陰蒂的刺激跟女性的性高潮有著密不可分的關係,但女性的性高潮跟男性的功能不一樣,男性的性高潮伴隨精子躍動,對傳宗接代有著不可或缺的角色。古希臘哲學家亞里士多德指出,女性沒有性高潮也可以受孕,這就帶來了演化學上的爭議,究竟女性的性高潮是一種沒用的演化殘留,還是它有其演化的優勢?

要解答這個問題,我們需要擴闊視野,仔細檢視其他哺乳類動物的陰蒂位置、雌性的性高潮、賀爾蒙釋放與排卵的機制。

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女性的陰蒂在哺乳類動物祖先或許對受孕有重要角色。

辛辛納提大學的科學家Mihaela Pavlicev發現,不是所有哺乳類動物都像人類般定期排卵,有不少是在交配後才排卵,例如貓、兔子、樹熊。演化生物學的分析讓我們得知,哺乳類動物的祖先應是受交配刺激才排卵,定期排卵後期才演化出來。

當科學家研究受交配刺激才排卵的動物時,他們發現,交配會促使特定賀爾蒙的分泌,例如是催乳素(prolactin)、促卵泡激素(follicle-stimulating hormone)和黃體生成素(luteinizing hormone),繼而刺激卵巢排卵。至於人類的女性,當她們的陰蒂受到刺激,產生性高潮時,也會促使相類似賀爾蒙的分泌。

Pavlicev也研究了不同生物的陰蒂和陰道的相對位置。他們發現,定期排卵的動物的陰蒂一般不在陰道之內,甚至像人類一樣,陰蒂跟陰道有一段距離。至於受交配刺激才排卵的動物,牠們的陰蒂大多在陰道之內,交配時陰蒂定必會受到雄性陰莖的物理刺激。

科學家從而推論,刺激雌性陰蒂而造成的賀爾蒙分泌,會促進卵巢排卵,這生理反應對哺乳類動物祖先的傳宗接代至為重要。當部分動物(包括人類)演化出定期排卵的機制時,這個生理反應縱然失去了它的功能,但仍遺留了下來,單單作為女性快感的來源。

生物也考古?

這兩集的《零距離科學》,揭示出人類的身體或許蘊藏著許多源自遠古的痕迹。為人體進行考古發掘,科學家除了尋找化石證據,還可倚靠分子發育生物學、比較解剖學的證據,嘗試重組身體各部位的演化軌跡。不過,我們真的不能回到過去,見證生物演化史;因此,各位讀者要思考和評價的是,這些推論的證據是否充分,能否讓你投下信心的一票。

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《零距離科學》(節目網站)集合世界各地有趣的科學紀錄片,網羅與大眾息息相關的科學資訊,啟發觀眾的好奇心和求知慾,節目逢星期五晚9時30分在港台電視31及31A播映。本集於1月24日播出。港台網站及流動程式RTHK Screen視像直播及提供節目重溫。

責任編輯:Alvin
核稿編輯:Kayue