解密构造精密的手：进化源自共有祖先(图)

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　　多种脊椎动物的前肢——从蛙类到大象、从蝙蝠到人类——都暗藏同样的解剖学蓝图　　五指连在腕部的一组骨头上，由两根骨头构成的前臂从腕部伸出，引向邻近肩部、只有一根长骨的上臂。　　宽吻海豚：海豚是从有蹄类的陆生动物进化而来，于5000万年前入海生活。祖先的蹄子变成了鳍，使它们化身为游泳高手。　　不同的海豚物种所拥有的鳍各自适应于它们的行动模式：长而窄的鳍适合高速泳者，而宽短的鳍出现在那些需 要在狭小空间内来去的物种身上。家猫：猫的前爪生着窄而弯曲的爪。　　一般情况下，指头上端的韧带会把爪子收在鞘里，猎食的时候，猫用后腿蹬地扑 出，伸开前肢，前掌上下两面的肌肉收缩，利爪像弹簧刀一样戳了出来。爪子刺入对方皮肉后，猫把重心移到后腿上 ，用前肢把猎物扯到嘴边来。　　撰文：卡尔 · 齐默 CARL ZIMMER
　　插画：布赖恩 · 克里斯蒂 BRYAN CHRISTIE 翻译：王晓波
　　手，是心灵与世界相接的地方。我们这些人类用自己的双手生火、缝被子、开飞机、写作、挖洞、摘除肿瘤、从帽子里揪出兔子。诚然，是拥有无尽创造力的人类大脑使我们成为独一无二的物种，但假如没有手，再妙的念头也只不过是水月空花。
　　我们能用自己的手做如此多的事情，原因在于其美妙构造。皮肤之下，各种组织的精密整合形成了手。光是一根大拇指就要由九块不同的肌肉控制，它们有的与手内的骨头紧固相连，有的蜿蜒通入手臂。腕部是“浮动”的一组骨头和韧带；其间穿插着血管和神经，分支通入了每一个指尖。手可以发出细微的或强大的力量。制表工匠能在显微镜下用双手把发条摆放到位；同样是用手，棒球投手能甩出时速160公里的球。
　　手是如此非凡，以至于苏格兰外科医生查尔斯· 贝尔在1833年专门写了书颂扬它，即《手：它的机制与重要天赋特征，设计的明示》。生命进化的观念当时正开始流行，但信奉神创论的贝尔认为只要认真剖析一下人手，就可以打发这荒诞不经的论调。“手对于生命的适应法则给出了一锤定音的最佳证据，明示着神之造物中的设计。”他写道。
　　贝尔的论断只有一点毛病：它没有解释为什么其他的物种也有手。谁都不会唱反调说猩猩前臂末端那五根指头不算是手，然而对于其他一些种类的生灵，我们要看得更仔细才行。蝙蝠的翅膀看起来似乎只有几片皮膜，但在那外表之下，它有着与猩猩和人类相同的五根手指，其腕部也连接着同样的一组骨骼，乃至同样的前臂长骨。

蛙：蛙类已演化出数以千计的物种，它们的手也花样繁多，各适于不同的行动。　　有的物种生活在水里，于是掌上生蹼 以利于游泳。树蛙生着长长的指头，有的指尖进一步增长，适于攀援；它们甚至还进化出微小的黏性吸盘，使其可以 攀附于光滑的表面，比如树叶。　　蝙蝠：蝙蝠的翅膀也许看起来只是一层皮，但里面其实也藏着五根手指。其骨骼的作用类似帐篷杆，把膜翅撑开便可鼓荡风力，使身体升空。　　蝙蝠可以通过调整每一个手指的姿态来控制飞行，左穿右插地飞过森林、悬浮在花朵上吮蜜、一掠穿入巢穴的洞口都不成问题。　　查尔斯·达尔文写《物种起源》的时候专门论述了这种怪异的巧合。“还有比这更奇特的事吗？”他发问，“适于抓握的人类之手，擅于挖掘的鼹鼠前爪，还有马的蹄子，鼠海豚的鳍肢，蝙蝠的翅膀，居然都是按照同样的模式构造而成的！”
　　达尔文对此现象有个直截了当的解答：我们和蝙蝠等所有长着手的动物都是亲戚，而且大家的手都是从一个共有的祖先那里继承来的。过去150年里，探索手之进化过程的研究者们在每一片大陆上发掘了化石。他们比较了现存各种动物的手部解剖结构，审视了负责手之建构的基因，从中一次又一次地为达尔文的论点找到了实物支持。
　　我们的手至少在3.8亿年前就开始进化了，起点是鱼鳍——不像金鱼身上那种纤薄、骨架丝丝缕缕的鳍，而是某种已灭绝的鱼类(与今日的肺鱼是近亲)又粗又壮的鳍。在这种肉嘟嘟的鱼鳍内部有几块大骨头，对应着我们手臂中的骨骼。许多年过去，这些远古动物的后代又演化出若干较小的骨头，对应我们的腕骨和手指。后来，指头出现并各自分离，使得在水下植被中穿行的动物能够抓握借力。
　　早期的手比你今日所能见到的任何手(爪)都更加奇形怪状。有的物种有七根指头，还有的有八根。但到了3.4亿年前、脊椎动物们在干燥的陆地上四处走动的时候，手已经被“修理”回只有五根指头的样子。迄今，生物界再也没有重现当初手指大行其道的盛况——原因何在，科学家们也弄不明白。

　　大象的前掌已适应了承受巨大的重量。粗壮的指骨——近期研究显示还有第六根“假指”，最初是软骨，但在有些年纪较大的大象当中会发育成骨头——发挥着柱基石般的作用。　　掌面有脂肪和纤维组织构成的垫，吸收着每一步带来的冲击。在前掌砸上地面时，肌腱和韧带把冲击的部分能量储存起来，再在迈下一步时释放。所以大象走路时就像踩着弹簧。　　指猴： 在马达加斯加的森林中，长长的手指使指猴能够拿到其他动物手长莫及的食物。它最喜欢的美餐之一是藏在树里的昆虫幼体。　　它会用一根特殊构造的手指敲开树干，凭借听觉和触觉感受振动，有时还要加上嗅觉来查知幼虫的存在。然后它在树上啃开一个洞。凭借指头根部的一个球形关节，它能把这根特别的手指以任何角度伸进洞里；指尖的爪子能把幼虫钩住并扯出来。　　不过，现存于世的物种当中，手的形态也算得上洋洋大观了：从海豚的鳍状肢到苍鹰的翅膀，还有像挂钩一样的树懒爪子。科学家们通过研究这些活着的手，使得这种洋洋大观背后的分子变化机制开始清晰起来——并了解到，所有这些手不论外表多么不同，起始形态却都非常近似。手的生成要靠许多个基因“联网”运作，而所有的手都是由同样的基因网络、以不一样的运作方式打造而成。有的基因负责塑造腕部，还有的负责加长手指。这些基因中只需发生一星半点的改变，就能让指头变得更长，让有的手指消失，或者把指甲变成利爪。
　　打造手的“分子工具箱”的发现，使得科学家们对达尔文的伟大见地有了更深的理解。秃鹫的羽翼和狮子的前掌从外表看再怎么迥异，其差别归根结底，也许只是几处细小的修改：这种蛋白质在这里多加一点儿，那种蛋白质在那里少放一点儿，如此而已。关于一切手在进化中源自共有祖先这件事，达尔文只能看到它的外在迹象，而今天的科学家正在把生命内部的迹象也揭示出来。


http://tech.sina.com.cn/geo/animals/news/2012-06-04/09241218.shtml


机制似乎一致，但也不能佐证进化