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你比你的爺爺,或許多了一條動脈

簡介這篇論文的第一作者泰根·盧卡斯(Teghan Lucas)指出,遺存正中動脈的發生率表現出如此穩定的跨代增長,預示著這條“額外”動脈或許能讓人類更適應當前的環境

人體有多少條動脈

你比你的爺爺,或許多了一條動脈

圖片來源:Stadnick, M。D。

許多證據表明,在醫學技術如此發達的今天,我們仍然在高速演化,從而適應瞬息萬變的環境。

查爾斯·達爾文1871年的著作《物種起源》揭示了複雜的自然界中生物繁衍生息的根本章法。達爾文在書中設想,只要在一個物種中存在可遺傳的性狀(heritable traits),這些性狀又與個體的生存和繁衍有關,自然選擇(natural selection)就能推動物種演化:

帶有有利的遺傳性狀的個體得以存活和繁衍,進而推動整個種群向著更適應環境的方向演化。

100多年過去了,經過更新迭代的演化理論已廣為人知。如今,透過考古遺傳學證據,我們知道包括尼安德特人在內的所有人類,20多萬年前都在東非生存。不同的人類物種(如尼安德特人和智人)之間的遺傳學差異,比其他動物不同物種(如拉布拉多犬和牧羊犬)之間的差異要小得多,這些遺傳學證據致使

許多學者認為,對於人類來說,演化已經放緩,甚至業已停止

。這背後的原因也很簡單:隨著人類醫學的進步,弱肉強食、物競天擇的日子或許早已過去,人類已經不用為了繁衍和生存而改變自己的基因

但事實真的是這樣嗎?近日,澳大利亞弗林德斯大學(Flinders University)和阿德萊德大學(Adelaide University)的研究人員在《解剖學雜誌》上發表論文,表示一種名為“遺存正中動脈”(persistent median artery)的現象,發生率正穩步上升。其結果是,

最近100多年來,很多人多長出了一條血管。

你比你的爺爺,可能多了一條動脈

你比你的爺爺,或許多了一條動脈

正中動脈在前臂中的位置(箭頭處)。來源:Maciej Henneberg

正中動脈位於前臂,在胚胎髮育早期出現,為發育中的手部供血。因此,在手部發育完善(大約妊娠八週)後,正中動脈會在一系列基因的調控下逐漸消退,為其他組織的發育騰出位置。自19世紀80年代以來,遺傳學家就已經注意到,大約10%的人在成年後,仍然擁有這條遺存的正中動脈,這很可能是由於這些調控基因的表達被抑制了。加上把脈時用到的橈動脈(radial artery)和更粗的尺動脈(ulnar artery),這些人的前臂共有三條動脈。

這項發表於《解剖學雜誌》的新研究,檢查了78名近期去世的人(最小51歲,最老106歲)的前臂,並在其中發現了26例遺存正中動脈現象,佔總數的33。3%。也就是說,

20世紀末出生的人擁有這條“新”血管的機率,是19世紀中旬出生的人的3倍。

為了進一步鞏固這個結論,研究人員分析了此前發表的47篇報告。這些報告囊括了從1846年到1997年出生的逝者中,前臂遺存正中動脈的發生率。他們發現,即使在考慮了多種可能造成偏差的因素(例如同一個解剖學家發表的多份報告)後,這些報告中呈現的遺存正中動脈率仍呈逐步上升的態勢。

你比你的爺爺,或許多了一條動脈

根據過往報告得出的遺存正中動脈率,隨年份呈上升勢。來源:Lucas et al。, 2020

相較於一個世紀前,如今的人們有三倍的機率會擁有這條遺存的正中動脈。這篇論文的第一作者泰根·盧卡斯(Teghan Lucas)指出,遺存正中動脈的發生率表現出如此穩定的跨代增長,預示著這條“額外”動脈或許能讓人類更適應當前的環境;

遺存的正中動脈或能增強人類的前臂力量,使手部更不容易疲勞,還能在橈動脈與尺動脈出現緊急情況時,提供額外的供血

。如果這條動脈能提高我們對環境的適應性,那麼這個增加的趨勢就將持續下去,

到22世紀初,幾乎人人都會擁有這一條“新”動脈。

這樣的“微演化”(microevolution)足以讓我們懷疑,直到現在,人類還是在以很快的速度演化。

“我們在過去這一個世紀的演化速度,比之前250年任何時候的速度都快。”

盧卡斯表示。

人類的演化進行時

正如盧卡斯所說的,近來許多證據都表明,人類演化的速率或許不但沒有放緩,反而可能加快了。在這其中,最顯著的例子之一當數瘧疾(malaria)和鐮刀形紅細胞貧血症(sickle-cell disease)在非洲地區人口中的演化。

鐮刀形紅細胞貧血症是一種遺傳疾病,患者的紅細胞會在一些情況下變成堅硬的鐮刀形,並因此無法有效運輸氧氣。據《柳葉刀》的一篇報告估計,截至2013年,全球已有將近18萬人死於鐮刀形紅細胞貧血。這種疾病的遺傳機制相對簡單,只有攜帶兩個隱性等位基因(rr)的人,才會罹患鐮刀形紅細胞貧血症。由於該疾病的致死性,隱性等位基因 r 應在演化中逐漸淘汰,然而事實(尤其在瘧疾傳播較為猖狂的非洲地區)並非如此。這很大部分要歸因於攜帶該基因雜合子(Rr)的人,對造成瘧疾的瘧原蟲(

Plasmodium

)有很高的免疫程度。

瘧原蟲需要在蚊子體內發育,因此,瘧原蟲在非洲地區的肆虐與當地蚊子極高的活動密度有關,而蚊子的猖盛則源於非洲的農業:農業發展需要大量土地,這導致了伐木業的增長。伐木越多,蚊子得以棲息繁殖的區域也就越多,瘧原蟲也就越有傳播的機會。在瘧疾傳播率高的區域,隱性等位基因 r 的存留率更高,鐮刀形紅細胞貧血的發病率也更高:

相比於西非約4.0%的發病率,幾個世紀前經歷了工業革命、伐木率大幅下降的歐美國家,則只有0.5%左右的發病率

由此可預見的是,隨著人類逐漸攻克瘧疾,隱性等位基因 r 的出現頻率會越來越低,鐮刀形紅細胞貧血的發病率也會趨向於0。這個基因的演化故事,說明疾病,尤其是致死性的疾病,仍在快速推動人類演化。

你比你的爺爺,或許多了一條動脈

左:鐮刀形紅細胞貧血症的遺傳機制簡圖,不發病攜帶者(Rr)較不容易感染瘧疾。右:電子顯微鏡下的鐮刀形紅細胞和正常紅細胞。來源:Wikimedia Commons

與疾病相似的人類演化推動力,還有人類自己的生活習慣。一篇2004年發表於《美國人類遺傳學雜誌》上的論文指出,青少年代謝乳糖的能力,通常在成年後就會消失;然而,在主要依賴於畜牧業、較常飲用牛奶的人類群體(大多源自北歐)內,這種代謝乳糖的能力有更大機率持續到成年以後。

在研究中,哈佛醫學院的馬修·羅茲(Matthew Rhodes)等人發現,乳糖代謝能力的持續,依賴於兩個等位基因;而這兩個等位基因在源自北歐的人類群體中有著極高的出現頻率(約77%)。論文指出,在5000到10000年前,飲用牛奶的習慣讓這兩個等位基因在北歐群體中“佔據上風”,導致

在源自北歐的群體中,乳糖不耐受的人口比例顯著低於其他群體。

另一篇發表於《分子生物學與演化》的論文表示,甚至是近期才“風靡全球”的素食主義,也很有可能推動人類快速演化。大多數人能從含肉膳食中直接獲取長鏈多不飽和脂肪酸(LCPUFA)這類對大腦功能極其重要的分子;然而,素食者因為缺少直接的LCPUFA來源,必須利用FADS2(脂肪酸去飽和酶-2),將植物中的ω-3和ω-6脂肪酸轉化為LCPUFA。這項研究對比了印度浦那市(Pune)234名居民和美國的311名居民的基因組。

與美國的居民不同,浦那市的234名居民幾乎全部是素食者。研究人員發現,

68%的浦那市居民在基因組中都含有一個能提高FADS2轉化效率、使機體更高效地生產LCPUFA的變異

;而在美國居民中,這個數字為18%。進一步的分析指出,這種差異大機率是由於浦那市居民的素食習慣推動了針對

FADS2

基因上這個突變的自然選擇。

事實表明,即使在醫學和科學技術如此發達的今天,人類仍然需要用遺傳學可塑性,與環境中的變化抗衡。然而,一些演化學家表示,未來人類是否會繼續演化,仍然是一個沒有答案的問題。

在2008年的一篇觀點文章中,劍橋大學利弗休姆人類演化研究中心(Leverhulme Centre for Human Evolutionary Studies)的傑伊·斯托克(Jay Stock)指出,或許在技術足夠發達的未來,人類可以憑藉行為和文化“緩衝”環境變化,進而放緩,甚至停止人類演化的腳步。但至今為止,大量證據說明,

基因層面上的可塑性,或許仍在推動著人類適應瞬息萬變的環境。

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