為什么要談這個話題,是因?yàn)閹啄昵霸鴮戇^一文提到哺乳動物生殖進(jìn)化中的一個非常獨(dú)特的現(xiàn)象:人類是唯一一種沒有陰莖骨的哺乳動物。
顧名思義,陰莖骨是支持陰莖海綿體的一根骨頭,在必要的時(shí)候防止丁丁的疲軟。當(dāng)時(shí)倫敦大學(xué)有一個團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)地研究了所有哺乳動物的陰莖骨,發(fā)現(xiàn)人類的確是一個少見的例外,連老鼠和蝙蝠這樣的低等哺乳動物都有這根寶貝(下圖是幾種動物陰莖骨的對比)。
這根骨頭有什么功用?進(jìn)化學(xué)者認(rèn)為可以從大猩猩這種群交型靈長類動物中窺得端倪。大猩猩公公母母在一塊開性愛派對,這種現(xiàn)象不是因?yàn)樾尚蓚儔櫬溆谙順芬鶃y,而是有進(jìn)化上的好處:雌性產(chǎn)子后,雄性群主無從知道哪個小猩猩是自己親生的,也就不能通過殺死別猩幼崽來增加自己基因的流傳。這在群體水平上,就提高了大猩猩這個物種的生存優(yōu)勢。
不過,個體總是自私的,雄性以廣傳自己的精子和抑制別人的遺傳基因的傳播為第一要義。同時(shí)也有一句戲言,“工作就象輪奸,你不行了別人就要上”。雄性群主播種完事之后,如何防止“別人上”?打鐵還需自身硬,對雄猩猩來說,延長勃起時(shí)間,即使在射精之后也依靠陰莖骨的硬度來控制住雌性就成為一種有效的策略。果然,這項(xiàng)研究表明,陰莖骨的存在與否與長度,和動物的交媾時(shí)間成正比【1】。
顯然,陰莖骨的這個功用在一夫一妻制的人類社會中,在有穩(wěn)定性生活的夫婦之間,已經(jīng)不存在了。這也許就解釋了為什么陰莖骨在進(jìn)化中一旦丟失了,就不會再回來。但是,第一個丟掉了陰莖骨的那個人,他的遺傳基因里發(fā)生了什么?卻還沒有定論。
正好,幾天前《自然》雜志出了一篇文章【2】,解釋了哺乳動物另一根重要骨頭在人類中丟失的遺傳學(xué)原因:
尾巴。
我想不妨借題發(fā)揮一下,也許能夠從一根骨頭消失的分子機(jī)理來揣測另一根骨頭,畢竟他倆是處于人體解剖上對稱位置。
進(jìn)化樹的分析發(fā)現(xiàn)尾巴骨在幾個靈長類物種中的消失大概發(fā)生在兩千五百萬年前,比人類丟失陰莖骨的歷史要久遠(yuǎn)得多,所以人類沒有尾巴的親戚有黑猩猩,紅猩猩,矮黑猩猩,大猩猩,長臂猿?!蹲匀弧肺恼碌倪@個國際團(tuán)隊(duì)通過這些無尾和有尾的族類之間的基因組的對比,發(fā)現(xiàn)了一個在胚層發(fā)育中關(guān)鍵的基因TBXT干系重大。
熟悉生物學(xué)的讀者可能知道“斷裂基因”的發(fā)現(xiàn)于1993年獲得了諾貝爾生理和醫(yī)學(xué)獎。這個理論是說和生物蛋白質(zhì)序列對應(yīng)的DNA序列,在染色體中的存在是不連續(xù)的,有意義的區(qū)段之間存在功能未知的DNA序列,生物體不得不通過一個極其復(fù)雜的生化過程,把無意義的DNA剪除,才能把各個功能性的區(qū)段連接起來,形成具有正常功能的生物分子。但是,當(dāng)年對這些基因的無意義序列(內(nèi)顯子,Intron)的作用并沒有深刻的理解。
我們現(xiàn)在知道, 尾巴的消失和TBXT基因的調(diào)控,是展示斷裂基因內(nèi)顯子作用的一個極好的例子。
文章提出的假說是這樣的,原來是兩千五百萬年前,我們?nèi)祟惡蛶讉€靈長類的共同祖先中的一個家伙,他的TBXT蛋白質(zhì)的一個內(nèi)顯子(Intron)由于某種原因被插入了一小段叫做Alu元素的短片段,這個變化造成了TBXT基因機(jī)構(gòu)的扭曲和環(huán)化,結(jié)果一個功能性的片段被偶然性地裹帶在這個環(huán)里,切掉了。
正是這個缺失了一個片段因而功能改變的TBXT蛋白質(zhì),造成了我們幾個靈長類物種尾巴的缺失。
為用實(shí)驗(yàn)證實(shí)這個理論,他們在老鼠的TBXT里刪除了相應(yīng)的功能性區(qū)段,或者完全模仿人類的基因結(jié)構(gòu)而在老鼠的內(nèi)顯子中插入了相關(guān)的Alu元素,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)了基因組學(xué)的預(yù)測:老鼠失去了尾巴。
那么大家也許要問,為什么幾千萬年前一個孤立的基因重組的偶發(fā)事件,會在進(jìn)化壓力下被保留下來,并且讓好幾個靈長類的物種從此永遠(yuǎn)失去了尾巴?
這可能和靈長類動物開始從樹上下來逐漸變成直立行走有關(guān)。在樹上攀爬跳躍,尾巴可能對保持穩(wěn)固和協(xié)助平衡有重大意義,比如下面這位吼猴。但是,猴子下了樹開始奔跑跳躍,尾巴太長了也許反而礙事,所以靈長類中那些失去尾巴的突變體,慢慢就由于骨骼清奇奔跑敏捷而在群體中占據(jù)了優(yōu)勢。
陰莖骨呢,一個是人類社會在脫離了群交習(xí)俗后不再重要,另一個是人類在激烈奔跑獵取野獸的過程中,保留一根意義不大的陰莖骨反而容易發(fā)生骨折而損了命根子。所以,一旦某個人偶然獲得了類似于尾骨相關(guān)的TBXT基因突變而去掉了陰莖骨,它反而就成了進(jìn)化中的優(yōu)勢而被保留了。
至于具體這個陰莖骨的基因是什么,我們卻無從知道。因?yàn)?,要回答尾巴消失之謎,科學(xué)家們至少有一個合適的樣本(好幾種無尾靈長類)作為比較的基礎(chǔ),而我們?nèi)祟悈s是哺乳動物中失去陰莖骨的那獨(dú)一份,N = 1, 如此尋找這個陰莖骨基因簡直就如同大海撈針了。
參考文獻(xiàn):
[1] http://rspb.royalsocietypublishing.org/content/283/1844/20161736
[2] https://www.nature.com/articles/s41586-024-07095-8
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