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19 进化的伤痕

2020年7月4日  来源:社群的进化 作者:罗宾·邓巴 提供人:heidong86......

● 现代人类中,只有一小部分人有一种特殊的变异——拥有了可以消化牛奶中的主要糖类乳糖的乳糖酶。

● 所有种族中,通常女人和婴儿都比成年男子的肤色更浅,包括非洲人。

● 人类的问题在于我们的脑容量过大。基于在其他哺乳动物身上发现的规律,像人类这样的脑容量,妊娠期应该长达21个月,而实际上只有9个月。

● 一切都只是历史的偶然,性别没有什么“天定”之道。

正如达尔文在《人类的由来及性选择》一书中说的那样,人类是长期进化的产物,携带着进化历史的伤疤。有一些伤疤出乎意料地发生在近代历史中,有些甚至就发生在距今几万年前,其中大多数都是促进全球现代人类进化的非洲移民引发的基因突变。但是,另外一些则历史悠久,可以回溯到现代人类更早的祖先。其中一个不可忽视的事实是:与其他灵长类动物不同,人类的婴儿出生时远远达不到成熟的程度——造成的结果之一就是母亲花费更多精力参与到孩子的抚养之中,这在其他哺乳动物中是非常罕见的。说到婴儿,我就想到了母乳——这也是哺乳动物为了哺育自己的孩子而拥有的特殊发明。

对牛奶的爱与恨

如果你像我一样,有一定的年纪,那么你一定会记得:当我们涌向操场做早操之前,总会因为一个小瓶子耽误宝贵的几分钟……不管你喜欢还是不喜欢,课间时段一定会有一瓶牛奶出现在你的课桌上——冬天它就像一小坨冰激凌,夏天则腻糊得像芝士一样。大多数人都会喝了它,有些人还很喜欢。但你意识到没有,但凡你在喝牛奶时有那么一点愉悦感,你就已经是非常幸运的少数人了。你知道吗,世界上大多数人喝牛奶可能会生病?

这不是因为他们的健康状况堪忧,而是因为可以喝牛奶的人都是异常的。在现代人类中,只有一小部分人有一种特殊的变异——体内有可以消化牛奶中的主要糖类乳糖的乳糖酶。当然,婴儿阶段每个人都能喝奶。但世界人口中大多数人的乳糖酶基因在断奶之后就消失了。在那以后,他们食用的奶和奶制品都无法被消化,而且,喝牛奶或者食用奶制品会让他们有不舒服的反应,甚至可能致命。

而这一事实,我们也是在第二次世界大战时期才知道的。牛奶在欧洲文化中的重要性一直是毋庸置疑的。毕竟,牛奶中富含蛋白质和能量,能为骨骼的生长提供大量的钙,对人体是很有益的。所以,当美国政府想要改善贫困人口的健康状况时,有些人就给出了答案:喝牛奶啊,越多越好。但让人感到意外的是,这给黑人社区带来了反作用。一些孩子开始腹泻,体重越来越轻。不过万幸的是,没有很多人因此丧命——如果这种善意的健康干预的时间更长,可能会带来更加严重的后果。

因为对此感到困惑,科学家们开始了解其中的缘由。最后我们得知:只有白人,尤其是北欧人具有消化新鲜牛奶的能力,另外就是撒哈拉南部边缘的一些牧民了。而世界上的其他人,基本都像躲避瘟疫一样躲避牛奶,最多能吃一些精加工的奶制品,比如酸奶、奶酪,或者在必须食用前先进行高温烹煮。

这也是为什么给饥荒中的非洲人寄送奶粉并不是什么明智的举措。在这种情况下,大量的牛奶只会让他们的身体状况变得更加糟糕。对那些在饥荒中生命垂危的孩子来说,牛奶会夺走他们的生命,带来更大的风险。

乳糖耐受只与一种基因变异有关——这并非一种什么基因新突变,只是一种消除了乳糖酶的机制错误,而这种错误通常发生在断奶期,所以我们只需要很小的基因变化。但是,这种基因变化本身是不够的,还需要文化上的转变——鼓励养殖乳品动物,鼓励饮用富含钙的牛奶。

肤色的奥秘

说到肤色,就要提到一个古老的话题:为什么居住在赤道的人拥有比高纬度的居民更深的肤色呢?我之前提到过,这和保护皮肤不受紫外线灼伤的进化机制有关。加州科学院的尼娜·雅布隆斯基(Nina Jablonski)和乔治·查普林(George Chaplin)最近的一项研究更好地解答了这个问题。

事实证明,这是因为在高纬度的地方,阳光会更弱。而人类的皮肤在对抗紫外线时可以生成维生素D,这是人体合成维生素的唯一方法。在这一过程中,钙也有所帮助——如果能有更多的钙,就能在北方温和的阳光里帮助人体生成更多的维生素D。浅色皮肤在这一过程中非常有帮助,因为阳光能穿透浅色皮肤,而在赤道附近,为了防止紫外线灼伤进化出的黑色皮肤就无法完成这一过程。

这或许可以解释为什么乳糖耐受的都是养奶牛、喝牛奶的人,比如居住在萨赫勒地带的富拉尼人,这个地区位于撒哈拉沙漠南端的不毛之地,一直以来都面临着饥荒的威胁。如果在艰难时期能有一种可再生的食物该多好啊!

北部高纬度地区的居民也会遇到赤道居民不会遇到的问题——它们更具有季节性。赤道地区全年都是生长旺季,有些连播作物全年都可以播种和收割。越往北走,气候就越有季节性,作物生长期非常短,一年里有很长时间都非常萧瑟且艰难。有牛奶喝的话,人们就不会为了撑过冬天而大肆屠杀牛群。家养牲畜变成了移动的储食柜。

北半球人口肤色77%的差异,以及南半球人口中67%的差异都和紫外线辐射水平有关。紫外线辐射是阳光中有损皮肤细胞的部分,正如肤色浅的人去沙滩前经常被警告的那样,紫外线辐射是皮肤癌的主要诱因。当你从赤道逐渐往北或者往南移动时,紫外线辐射水平就会逐渐降低,因为地球表面是弧形的,当太阳直射在赤道附近时,那里的太阳光线要穿透更多的空气物质才能到达南北极。因为太阳光会被空气吸收,当到达南北极附近时,地球表面的紫外线辐射就已经大幅减少了。

但是,紫外线辐射并非与纬度完全相关。一些中纬度的高海拔地区紫外线辐射也很强,比如西藏和南美的安第斯高原,因为那里的空气比较稀薄。同样的道理,当地的云可以过滤紫外线辐射。智利的阿塔卡马沙漠、美国西北部的荒漠和非洲好望角纬度相同,都具有较强的紫外线辐射,因为气候非常干燥,这些地区的居民就不如英国人那么幸运了,终日有云朵庇护。

雅布隆斯基和查普林认为,这些肤色差异的进化动力其实跟皮肤癌没什么关系,而更像是两种不同维生素之间的优势平衡。其中一方是阳光分解维生素B(叶酸)的程度。让肤色变黑的黑色素细胞(晒太阳浴的欧洲白人体内也有)能让皮肤免受阳光的伤害。与所有的灵长类动物一样,我们不能自己合成维生素B,而是通过食用合成维生素B的动物的肉来获得。因此,防止过度的阳光暴晒,可以让我们不用过度担心食物中的维生素B含量不足。

然而,与之相对是维生素D,它对钙的吸收非常重要。基于皮肤细胞对阳光的反应,我们自身可以合成维生素D。但是,当阳光很弱时,就像高纬度地区的情况那样,深色皮肤的人就无法生成足够的维生素D。例如,非洲南部患有白化病的孩童就比肤色深的正常孩子需要更多的维生素D。因此,浅色皮肤大多分布在北方人群中。南半球没有太多的大陆,所以南半球没有北半球高纬度地区的典型白色人种。但是南非南端的原住民布须曼人的肤色,相对于几百年前才到达南非的祖鲁人的深色皮肤来说也是较浅的,更像古铜色。

有一个惊人的事实是:所有种族中,通常女人和婴儿的肤色都比成年男子的更浅,包括非洲人。女人在怀孕和哺乳期对钙和维生素D会有特别强烈的需求,这是因为在传统社会中,女性成年后大量的时间都处于这两种状态。拥有更强的合成维生素D的能力,对女性来说是非常有好处的。

尽管这种解释非常简明有力,但我们还是有很多困惑:为什么北半球的肤色与纬度/紫外线辐射强度的相关性要比南半球更大一些?如果维生素的重要性是一个很清楚的事实,为什么这种相关性不是完全相同的?

事实上,这两个问题的答案都与历史和文化相关。生物学家和博物学家贾雷德·戴蒙德就指出,许多肤色“异常”的人群都拥有在近代历史中经历长途迁徙的祖先。因此,非洲班图人的深色皮肤表明他们的祖先来自赤道附近的西非,在几千年前才抵达南非。同样地,那些东南亚居民的浅色皮肤说明,他们的祖先是2 000年前从中国南方迁徙而来的。而这些国家的原住民则有着更深的肤色。

但有一个有趣的例外,就是因纽特人,他们的肤色比我们想象的北极人要深一些。对此的解释是,他们的食物依赖于海生哺乳动物,比如海豹和北极熊。这些动物的肝脏富含维生素D,而肝脏又是因纽特人非常青睐的食物。维生素D的问题得到了解决,维生素B的问题就会被优先考虑,因此出现了较深的肤色——这就是因纽特人会有古铜色皮肤的原因。对我们大多数人来说,肤色表明了我们的近代祖先生活在哪里。即便如此,进化过程中的变异速度还是可能让我们瞠目结舌的。现代欧洲人的祖先从冰河世纪末期才开始占据欧洲北部,仅仅就在一万年前,而斯堪的纳维亚人的金发历史更短。

生育的艰辛

孩子总是可爱的,尤其是对宠溺他们的父母和爷爷奶奶来说,更是可爱得不得了。孩子之所以这么惹人喜爱,可能是因为人类的婴儿在出生时还未发育成熟。对所有哺乳动物的研究发现,妊娠期长短和大脑容量有关。看起来,大脑的成熟有它自己的节奏,如果你想拥有更大的大脑,你只能让大脑发育的时间更长一些。那些拥有大容量大脑的动物通常都有很长的妊娠期。事实上,孩子自己决定着他们是否准备好出生了——一种著名的生物理论就提出了“拥有决定权的婴儿”这一说法。

人类的问题就在于我们的脑容量。基于在其他哺乳动物身上发现的规律,像人类这样的脑容量,妊娠期应该长达21个月。但我们知道,女性怀孕周期只有9个月。原因非常简单。几百万年前,我们的祖先决定拥有更大的大脑,更棒的是他们决定直立行走。这使得我们进化出了独特的碗状骨盆,这与猴子和猿类的细长型骨盆不同。这种碗状骨盆能更好地平衡头部和躯干,尤其是当我们的大脑极大地扩容之后。现代人类拥有的碗状骨盆已经伴随我们200万年了,从人类的第一代成员智人开始,我们就能大步流星地行走了,也就是说能够长途跋涉,不停迁徙了。

进化中不可避免的问题在于,我们不可能获得完美的人体工程设计。我们获得了远途跋涉的能力,就必须有所牺牲,也就是我们的脊椎不够强壮。当然,进化的过程可以这样解决这个问题:用重物质铸造脊椎,让我们的脊椎降低,或是对脊椎大量施骨肥。但是这也势必会增加我们背负的重量,让我们的后背更加僵硬。而灵活的脊椎正是我们得以直立行走的重要特征(也是板球选手能跟保龄球一样快的原因),所以就像脊椎的定义那样,我们很多祖先在这个世界上通过叉刺动物,取食它们的肉得以生存。我们身上发生的正是一个典型的希思罗宾逊进化折中——两利相权取其重。而产生的结果就是留下了方便“行走”的较低的脊椎。

几百万年后,当我们祖先的后代决定大幅度扩大自己的脑容量时,他们遇到了一个问题:碗状骨盆大大缩小了产道。婴儿的大脑大小成了限制因素,结果就是……你懂的,这个问题多么惨不忍睹。

在这一点上,人类基本上没有什么选择。当然,我们可以出尔反尔,放弃进化出更大的大脑的想法——我的天,谁会需要高级版大脑?!但是如果这样的话,我们就不会有任何进化。这个时候,全球气候发生了剧烈变化,如果止步不前就意味着陷入更加艰难的生态之中,就像其他类人猿一样,在这个时候,它们的数量已经下降到濒临灭绝的地步。为了生存,我们不得不改变,适应新的生态纪元。大容量的大脑是这一次改变的关键,如果没有这一进化,其他变化都不可能发生。奇迹呼之欲出。

最终,我们的祖先想到了解决办法——大幅减少母亲怀孕的时间,从原本需要的21个月,减少到现在的9个月。但是,风险显而易见:如果我们生下一个大脑只发育了一半的婴儿,那么婴儿会非常危险。因此,猴子和猿类的新生儿在出生几天后就活蹦乱跳了,而人类的孩子要整整一年才能达到这种程度。

与猴子和猿类的新生儿相比,人类的婴儿即使足月出生,也存在生命危险。这就是为什么他们在发育不成熟的状况下出生总是非常痛苦。在最近10年的研究中,我们发现发育不成熟的婴儿有着非常高的发育障碍比例,包括学业成绩较差,经常患病。当然,这不是说每个非足月出生的孩子都是如此,而是说这种风险发生的概率较高。

出生后的第一年中,正常的人类婴儿都需要无微不至的关爱。而这种无微不至的照顾对父母来说非常劳累,所以孩子们会通过各种可爱卖萌赢得关爱。而这种情况也会带来一系列全新的问题。其中之一就是,从妈妈的角度来看,这是赋予她丈夫的代价。但是如果这个孩子不是她丈夫的(我们只是假设一下),情况就会非常糟糕。这个时候,有两个选择:要么你要确保孩子长得像你的丈夫,部分或全部都像;要么你就让孩子看起来不像任何其他的爸爸。但是,如果孩子的爸爸不能保证永远是孩子的爸爸,那么第二个爸爸可能会有更好的选择。人类似乎就是如此。与成年人不一样,人类的新生儿看起来都长得差不多。实际上,所有的孩子生下来都是蓝眼睛,之后才变成棕色或者绿色。这就要让爸爸猜一猜,究竟谁是谁的孩子。

我们也不希望所有事情都要靠猜谜,现在我们来讨论一点心理学。下次看到一个襁褓中的婴儿时,你可以听听人们是怎么说的。加拿大麦克马斯特大学的马丁·戴利和桑德拉·威尔逊(Sandra Wilson)发现,只要孩子的父亲一出现,孩子的母亲以及外祖父母都会努力强调孩子长得多么像爸爸。“你看看,他的眼睛/鼻子/额头/下巴多像你啊……”而且,这种情况不止发生在加拿大和欧洲,墨西哥有研究也得出了同样的结论。但如果孩子脸上没有任何一点能看出血缘痕迹,那也不能说明什么。我们还是有很多方法可以劝慰孩子的爸爸,让他赶紧带孩子去。

性别的谜团

我必须承认,我对性别研究非常着迷。在生物进化中,没有比性别进化更加复杂的东西了。我说的不是性别进化出来的两性关系的复杂程度,而是生物学上的性别。我敢打赌,你会说性别就是X和Y染色体,至少这是你在生物学课堂上学到的。在某个层面上,你说得对:人类是一般的哺乳动物,我们的性别就是由从父亲那里遗传X和Y染色体,以及从母亲那里遗传X染色体配对而决定的。如果是XX,那就是女孩;如果是XY,那就是男孩。很简单,不是吗?好吧,这样说来确实如此。但是,即便只看人类,真相也远比这些复杂。性别染色体只占一部分,你可能是XY配对,但你不一定就是男孩。

事实上,只有当一系列的概率事件都正好在恰当的时候发生时,你才会是一个男孩,否则你会是个女孩,不管你体内有什么样的性别染色体。其中一个关键事件就是所谓的“男性竞赛”。从很早的时候开始,婴儿就有了自己的脂肪细胞类型,因此它们就需要特定的密度来使胎儿XY染色体产生变化,从默认的女性模式转换到男性模式。恰好的脂肪细胞密度会激发睾丸激素的释放,睾丸激素会让胎儿的大脑变成男性大脑,而这一变动会决定其他所有重要物质的转换。

实际上,性染色体是很容易混淆的。基因中会产生各种偶然的可能性——X0(一个X染色体和另一个没有携带任何性别信息的染色体)、XXY、XXYY、XXXYY、XYY等各种组合。唯一一种不可能的组合是Y0(没有X染色体):Y染色体很小,而且是没有什么功能的DNA中的很小一部分,它跟将默认的女性模式转换成男性模式的功能有关。但是,如果你一开始就没有默认的女性模式……呃,我担心就没戏了。大多数奇怪的染色体组合类型都跟严重的畸形和异常有关,所以它们造成的结果往往都痛苦不堪。不过万幸的是,大多数这种染色体都非常罕见。

如果你看看哺乳动物之外的动物,情况则更加奇异多彩。鸟类、蝴蝶和两栖动物都非常不同。在鸟类中,只有XY组合的性别才能产卵,XX组合的鸟类则有着华美的羽毛,擅长歌唱,忙着捍卫自己的领土。为了避免混淆,鸟类研究者往往用W和Z染色体来取代X和Y染色体,但这也无法掩藏它们就是哺乳动物镜像的事实。这告诉我们:一切都只是历史的偶然,性别没有什么“天定”之道。

乌龟和鳄鱼的情况更是糟糕,它们的性别取决于孵卵巢穴里的温度。对鳄鱼来说,巢穴温度高就会孵出雄性,温度低就会孵出雌性。乌龟则正好相反。最有名的是蜜蜂,雌性具有两套染色体,而雄性只有一套(因为他们都是从未受精的卵子里孕育出来的)。在很多小的珊瑚鱼中,比如濑鱼,性别取决于群体环境。每一只鱼出生的时候都是雌性,如果群体中没有雄性,其中占据主导地位的雌性就会快速蜕变,奇迹般地变成雄性。在个体死亡的时候,群体中又会开始新一轮的循环,其中最强势的雌性会变成育种的雄性,这为“生命变革”赋予了另一种意义……

最为奇怪和诡异的是双性物种,那么变态中的变态当属裂螠属蠕虫了,这是一种生活在地中海的体长10厘米左右的不明蠕虫。所有的裂螠一开始都是片状的幼虫,在水里自由漂浮。那些正好撞到礁石或其他基质的幼虫会变成雌性,而那些在未找到寄所之前就被雌虫吃掉的幼虫就会变成这些雌虫的子宫,然后变成雄性。接下来,它们会和另外20只雄性一起生活在雌性的安全领域内。

性别太神奇了,这就是我要说的。

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