本文转载自环球科学微信公众号

撰文 | 尼尔·舒宾（Neil Shubin）

翻译 | 冯泽君

我开始教授人类解剖学的时候，我所在的大学正好也在翻新实验室。现在看来，这一巧合对我来说最恰当不过了。要知道，第一次教解剖学委实令人头痛，这可不仅仅因为你必须得记住一大堆专业名词，更重要的是，漫长的演化过程使人体内部的血管、神经以及其他组织，通过千奇百怪的渠道贯穿于身体的各个部位，看上去极其复杂混乱。

当我正忙于理解人体内部结构时，实验室所在的这幢百年建筑开始翻新。我们凿开墙壁，查看管道、电线以及其他内部设施，发现里面是一团乱麻：电缆、电线、管道混乱地缠绕在一起，毫无秩序地贯穿于整幢建筑内。没有哪个正常人会依照这团令人抓狂的乱麻来设计这一建筑——这幢大楼建于1896年，在其后的百年间，进行过几次翻修。每次翻修都添加了一些临时设施进去，最终形成了现在这个样子。要想搞清楚一条电缆或一条管道扭曲的路径，你必须先要了解它们的历史，了解在过去这些年里它们经过了怎样的改建。同样，要想了解人体结构，也需要这样的深入探究。

就拿男性精索（spermatic cord）来说。精索连接着阴囊（scrotum）内的睾丸（testis）和阴茎内的尿道（urethra），是精子排出体外的通道。阴囊就位于阴茎附近，所以你可能会以为，将两者直接连接起来才是最佳的设计方案，但事实并非如此。精索从阴囊发出，上行弯入耻骨（pubic bone），再向下穿过髋关节下方的开口，最后才进入阴茎内的尿道。这一结构是在演化过程中遗留下来的，它始终困扰着医学院的学生以及因为它而遭受疝气折磨的男性同胞。

鱼类的遗产

要想了解人类的身体结构，必须搞清楚我们和其他生物（从细菌、蠕虫到鱼类和灵长类）共有的演化史。仍以精索为例，人类性腺的演化过程，与鲨鱼、其他鱼类以及其他多骨动物十分相似。在发育初期，人类性腺（女性的卵巢或男性的睾丸）在体内的位置较高，位于肝脏附近，这很可能是因为发育为性腺的组织就是在此发生相互作用的。在成年鲨鱼和其他鱼类体内，性腺就位于肝脏附近较高的位置。这很可能是因为鱼类的精子能够在体腔内形成，所以它们保留了祖先的这一结构。

在这一点上，人类和其他哺乳动物则与鱼类祖先不同。在发育过程中，男性胎儿的性腺不断下移，而女性胎儿的卵巢也从体腔中部下移到子宫和输卵管附近，这样卵细胞不用移动太远的距离就可以受精。相比之下，男性性腺下移的距离更远，一直要下移到位于体外的阴囊内。

男性性腺位置的下移对产生健康的精子十分重要。一个可能的原因是，哺乳动物是恒温动物，而产生大量健康精子所需的温度是低于体温的。事实上，一项研究甚至表明，穿紧身三角内裤的男性，改穿宽松的四角短裤后，的确能在某些方面改善精子质量。这是因为，紧身三角内裤压迫阴囊紧紧贴着身体，而宽松的四角短裤则可以保持阴囊悬挂其中。所以，哺乳动物的阴囊位于温度相对恒定的体腔之外，有利于调节适宜精子发育的温度。

但性腺下移也带来了一个问题：睾丸要下移很长的距离才能到达阴囊内，因此在下移过程中，原本连接睾丸和尿道的精索就会形成迂回曲折的圈。不幸的是，对男性来说，这个圈会在顶点附近的体壁上造成一块薄弱区域。有几种类型的疝气，正是由于体内一小段肠子从这个薄弱区域穿出而形成的。这种类型的疝气可能是先天性的：小肠片段在随着性腺下移的过程中，穿破体壁薄弱区域；也可能是后天逐渐形成的：体壁上存在的薄弱区域，随时可能被小肠穿破。演化遗留给人类的疝气，反映了人类演化史的不同层面：曾经是鱼，现在是哺乳动物。

我们为什么会打嗝

除了上面说的疝气，类似的演化分析法也可用于其他一些人类病症，比如打嗝。有的人打嗝几分钟就好；有的人则会打几个月，严重影响生活质量；更有甚者连打几年——不过这种情况很罕见。打嗝是喉咙或胸腔的肌肉痉挛所致。“嗝”的一声是由于急速吸进空气时，会厌（epiglottis，喉咙后方的一瓣软组织）闭合而产生的。所有这些动作都是在完全无意识的状况下产生的。打嗝的诱因有很多，比如吃得太快或者太多。胸部的肿瘤也会引起打嗝，当然这种情况就比较严重了。

根据一个论据充足的假说，打嗝至少揭示了人类演化过程中的两个阶段：鱼类阶段和两栖类阶段。我们从鱼类那里继承了主要的呼吸神经，其中之一是膈神经（phrenic），这条神经从头骨基部发出，最后穿过胸腔和横隔膜（diaphragm）。然而蜿蜒曲折的神经路径也带来了一系列问题：在这长长的神经纤维上，只要任何一个地方出现问题，都可能影响我们的呼吸能力。如果神经纤维受到刺激，就可能引起打嗝。其实，呼吸系统更合理的设计应该是，使神经从横隔膜附近的某一位置发出，而不是从颈部发出。遗憾的是，我们的呼吸神经是从鱼类祖先那里演化来的，而鱼类的呼吸器官——鳃就位于颈部附近，而下面的横隔膜是我们后来才演化出来的。

如果说神经传递的怪异路径源于我们的鱼类祖先，那么打嗝大概可以归咎于两栖类祖先了。研究表明，打嗝时的肌肉与神经活动模式也可以在其他生物体上观察到，但并不是所有生物——确切地说，蝌蚪身上会发生类似的神经肌肉活动。蝌蚪是用肺和鳃呼吸的两栖类动物。用鳃呼吸时，水被泵入口里和喉咙，再经鳃排除，在此期间还要防止水进入肺里。这要怎么实现呢？吸水时，蝌蚪会合上声门关闭气管。实际上，蝌蚪用鳃呼吸的时候，就是用类似人类打嗝的机制来避免水进入肺部的。

我们并非一开始就活跃在办公室、滑雪坡、足球场。在漫长演化史的不同阶段，人类生存环境各异：远古海洋、小溪流水、热带草原……过去和现在的环境迥然不同，这也意味着身体的某些病症并非无理可依。人类膝盖、背部和腕关节的主要骨骼，都是从百万年前的水生生物演化而来的。由此看来，我们膝盖会撕裂；走路可能导致背痛；长时间打字、编织或写字又可能引发腕管综合征……这些也就不足为奇了，因为我们的鱼类和两栖类祖先并不做这些事情。

展开鱼的身体构架，将构建蠕虫的基因稍加改进之后对此构架进行修饰，然后将它装扮成哺乳动物，再锻炼它直立行走、说话、思考并灵活使用双手。这样，我们就知道病痛从何而来了——将鱼进行如此装扮是需要付出代价的。如果这一设计完美无缺，不留任何演化历史的痕迹，那么我们就不会遭受痔疮或疝气的困扰了。同样道理，我们实验大楼的翻修也就不会这么昂贵了。