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“赤裸”的真相:人类皮肤为何大多裸露在外

科技动态
来源: 标签:真相皮肤人类 2010-03-18 16:07:07
人类的大部分皮肤都裸露在外,这在灵长类动物中绝无仅有。

    ● 人类的大部分皮肤都裸露在外,这在灵长类动物中绝无仅有。

    ● 环境变化迫使我们的祖先长距离迁移,以寻找食物和水,毛发掉落正是对这一过程的适应。

    ● 通过分析化石和基因证据,科学家弄清了人类祖先皮肤上的毛发何时开始掉落。

    ● 毛发的脱落,促使人类祖先的大脑容积变得更大,增强了他们的象征思维能力——在人类进化史上,这是极为关键的一步。

    灵长类动物中,仅有人类皮肤几乎完全裸露——不论是披着短黑毛发的吼猴(howler monkey),还是身穿松散铜色“外衣”的红毛猩猩(orangutan),其他灵长类动物身上都长着浓密的毛发。尽管脑袋和其他部位也有毛发,但与我们的近亲相比,即使体毛最多的人,皮肤都只能算是裸露的。

    我们的体毛是如何脱落的?几百年来,科学家一直在探讨这个问题,但要找到令人信服的答案并不容易:人类进化史上的大多数标志性转变,比如直立行走(upright walking),都记录在人类祖先的化石中,但迄今发现的所有化石,都没能留下关于人类皮肤进化的直接证据。尽管如此,科学家还是在最近几年的研究中发现,化石记录中含有人类从多毛向无毛转变的间接证据。根据这些线索,以及近十年来基因组学和生理学上的相关研究,我和同事提出了一套令人信服的理论,阐述人类祖先身上的毛发为什么会脱落,以及这个过程从何时开始。该理论不仅解释了我们的外貌相对于其他灵长类动物为什么如此“奇怪”,还暗示在大脑容量、语言能力等人类其他特征的进化上,裸露的皮肤发挥了非常关键的作用。

   毛发的差异
    要弄清楚人类祖先的体毛为什么会脱落,我们先得知道其他动物为什么会有毛发。毛发是哺乳动物特有的皮肤附属物,可作为哺乳动物鉴定分类的依据:所有哺乳动物或多或少都有一些毛发,而毛发浓密的占绝大多数。毛发不仅能防潮、防晒、防擦刮,抵抗有害寄生虫和细菌的入侵,还具有伪装功能,有助于迷惑猎食者。根据不同的毛发特征,动物之间可以相互辨认。哺乳动物还可利用皮毛传达“社交信息”,表明自己的情绪:如果一只狗本能地将脖子和后背上的毛发竖起,就意味着它在传递明显的警告信号,让挑衅者离它远点。

    尽管具有如此多的重要功能,但某些哺乳动物世系的毛发已经退化,变得稀疏而纤细,没什么功能。这些动物要么栖息在地下,要么生活在水中。对于裸鼹鼠之类生活在地下的哺乳动物,向无毛进化是对地下大规模群居生活的适应。由于在地下,裸鼹鼠看不见同伴,它们的社会活动也只是挤在一起相互取暖,这时毛发的作用就显得多余。鲸鱼这类海生哺乳动物完全生活在水中,从不上岸,因此裸露的皮肤可以减小水的阻力,有助于长距离潜游。为了弥补保温层的缺失,鲸鱼拥有厚厚的皮下脂肪。相反,水獭等半水生哺乳动物则拥有浓密、防水的毛发,可以吸附空气,增加浮力,让水獭更易于向上游动。在陆地上,毛发还能保护水獭的皮肤。

    大象、犀牛(rhinoceros)、河马(hip-popotamus)等大型陆上哺乳动物很容易处于过热状态,需要散去机体产生的大量热量,因此毛发也在进化过程中逐渐脱落。动物体型越大,身体表面积与体重之比就越小,散发体内多余热量的难度也就越大(相反,老鼠和其他小型哺乳动物的身体表面积与体重之比较大,需要努力保留足够的热量)。在更新世期间(即200万年前~1万年前),犀牛、猛犸(mammoth)以及现代大象的其他近亲因为生活在寒冷环境中,身体披着长长的毛发,有助于它们保持体温,降低进食量。而今天,几乎所有大型哺乳动物都生活在闷热环境中,对于这些相对散热面积较小的动物来说,浓密粗长的毛发将会危及生命。

    人类体毛的脱落并不是对地下或水生生活的进化适应(尽管一个广为人知的假说认为,人类是从水生猿类进化而来的),也不是体型增大的结果,而是为了使人体保持凉爽状态,这可以从我们的高级出汗机制看出端倪。

    为什么“水猿假说”站不住脚

     为了阐释人类裸露皮肤的进化过程,科学家提出过很多理论,其中最引人注意、获得支持最多的是“水猿假说”:人类进化曾经历过水生阶段。在1960年的一篇科普文章中,英国动物学家艾利斯特·哈代(Alister Hardy)爵士首次提出该假说,很快就得到英国作家伊莱恩·摩根(Elaine Morgan)的拥护,后者不断地在她的演讲和作品中宣扬这个假说。但问题是,这个假说显然是错误的。

     水猿假说认为,在700万年前~500万年前,东非大裂谷的出现,使早期人类无法在他们偏爱的热带森林环境中生存,不得不适应沼泽、沿海和涝原的半水生生活,而且在此度过了约100万年。摩根认为,人类与水生和半水生哺乳动物拥有一些共同的解剖学特征,而与稀树草原的哺乳动物不同,这就是人类祖先曾经历过水生时代的证据。这里提及的解剖学特征包括裸露的皮肤、顶泌汗腺的减少以及皮下脂肪量的出现。

     水猿假说有三个站不住脚的地方。首先,在摩根列举的特征中,不同的水生哺乳动物本身就有很大差别,因此动物体毛的数量与它们的生存环境之间没有直接关系。其次,化石记录表明,水生栖息地有很多猎食性的鳄鱼和攻击性很强的河马等动物。在与这些猛兽对峙时,个体很小、自卫能力不足的人类祖先根本不是对手。第三,水猿假说太复杂。这种假说认为,我们的先祖从陆地生活转入半水生生活,然后再回到全陆地生活。正如美国印第安纳大学波利斯分校的约翰·H·朗顿(John H. Langdon)所阐述的那样,对化石记录最直接的诠释是,人类一直生活在陆地上,人类裸露皮肤的进化动力源自气候变化——它使森林转变为稀树草原。从科学的角度看,最简单的解释往往是正确的。—尼娜·G·雅布隆斯基

 

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