進化論十三: 祖先的道路．直立

除了馴化, 第二個人類演化的關鍵便是直立. 人類祖先最早出現在2000萬年前, 期後幾百萬年間, 體型漸漸長大, 能夠伸長手臂去採集及緊握樹枝. 到了600萬至700萬年前, 開始出現站立人猿, 去到320萬年的阿法南猿, 露西, 人猿已能適應並以步行作為行動方式. 大部分科學家都認為, 雙足行走是人類的定義的決定性特徵. 雙足步行是人類演化的基礎. 但為何人類直立這麼重要呢?
人能直立引發了一連串的身體演化. 頭骨及脊柱重新排列, 與臀部成一直線. 四肢及脊椎為了支撐身體重量而變大, 蛻變出足弓. 下盤骨盆變成寬扁的鞍形, 所有重量集中到雙腳上, 讓身體更穩定, 行走效率提高. 科學家透過生物力學證明人類各部位運動的奧妙. 受驗者全身佈滿測量用的電線, 在跑步機上做各種運動. 從受驗者身上的電線, 測出受驗者的腳跟與腳趾的壓力及肌肉的運動.
從實驗中可見直立移動是平衡, 協調及效率的奇蹟. 以左右腳其中之一隻為支撐, 另一隻腳以鐘擺定律, 循弧線移動. 上升中的腳得到的能量與同時下降中的腳的能量相等不斷進行移動. 達至行走之餘, 身體中大部分能量都得以儲存和恢復. 而膝蓋充分伸展, 下背會向前彎, 大腿骨從臀部向膝蓋內側傾斜的方式, 讓身體重心分配在兩側. 加上臀部肌肉能夠收縮, 令我們不會失去平衡, 倒向一邊. 最後, 雙腳的腳腱如彈簧一樣把移動壓力分散開去, 整個微妙的人體運動, 為自己節省了65%的負荷.
與黑猩猩相比, 牠們在直立行走時必須消費更多的體力, 也不能像人一樣伸直膝頭, 以維持雙腳筆直的站立. 當牠們行走時, 需要用強大的肌肉來支持體重, 又因不能伸直雙腳, 以致行走時前後搖晃., 消耗不少氣力.
至今250多種靈長類中, 就只有人類能得天獨厚地能直立行走. 那我們會不其然問: 為何要直立行走呢? 答案可謂五花八門. 有的認為以騰出來的手用來抱孩子哺乳, 有的說用來拿食物等. 不論原因為何, 都和一個因素有關: 節省不同地方所消耗的體力, 用在繁殖及發育上. 從古地理學研究中可見, 在600萬年至800年前之間, 地球氣候開始轉變, 近赤道處地區雨量越來越少, 廣茂的森林變得稀疏, 動物跟隨四處遷徙, 食物開始減少, 覓食地點越來越遠, 人類祖先不得不去到更遠的地方去覓食, 甚至大遷徙. 為了應付長途跋涉的艱辛旅程, 直立走路以節省氣力變得必須.
華萊士指出, 直立的好處之一, 便是雙手不須承擔行走任務, 令雙手自由自在. 而事實上, 自人類習慣直立之後, 手指也出現變化, 拇指以外的四指變直了, 長度也更平更齊整, 令指尖容易捏合, 能更準確抓握. 這個精良的技巧, 讓人類的祖先學會了打獵, 採集, 製造工具. 間接令腦部加速發展, 產生出智慧, 文明, 能建立現今的社會, 直立可說是與成為萬物之靈的關鍵.
天擇之下, 萬物平等. 人類雖從直立中得到不少好處, 但也要付出代價. 首當其衝莫過於女性. 100年前, 女性主要死因之首正是分娩. 為什麼女性生產需要一組至少三至四位醫護團隊去確保母子平安? 因為負責生產的原故, 女性的盤骨比男性為寬, 大腿骨的傾斜度更大, 因此膝蓋比男性容易受傷, 跑步比男性慢, 而浪費多10%的體力. 其次, 為了雙足行走, 女性產道因此嚴重壓縮, 可是另一方面, 人類能直立後, 腦部大了, 肩膀寬了, 胎兒在狹窄的產道之內出來異常因難. 嬰兒出生時, 後腦貼著恥骨, 令生產的女性很難獨個兒引導嬰兒出世, 更不用說為嬰兒清潔呼吸道及去掉臍帶, 所以生產是世界各地女性的一場嚴峻考驗.
而直立帶來的另一代價是背痛. 美國每年有超過1500萬人有背痛之苦, 令人不禁質疑天擇對脊椎的設計. 脊椎為了支撐腦袋, 保持髖關節及下肢的平衡, 所以演化出S字形的脊椎, 下半部向前彎, 上半部向後彎. 這個S形脊椎能使身體平衡及在運動時省力, 可是卻讓下半部的脊椎加多了負重, 凡是舉重物或劇烈運動, 導致脊椎末端受到擠壓, 引致破裂, 壓倒神經, 導致痛楚, 嚴重甚至會骨折, 引發椎板斷裂症.
此外, 直立犠牲了像黑猩猩的腳這樣多才多藝, 做的動作和手一樣熟練自如, 相比人類雙腳只為推進身體及緩衝震動, 更為單調. 足部高度的構造, 若人的足弓過高, 容易令足弓韌帶發炎, 尤其是女性的臀部比男性闊, 容易得到這種病. 足弓扁的人, 患上因疲勞造成的骨折特別高. 這些症狀, 都是黑猩猩不會面對的.
為了應付長途遷徙, 又為了大腦發育所需的蛋白質, 人類演化成直立行走, 其精密的結構, 卻造成背部及足部的疼痛. 但話說回來, 造成這些病患的原因, 主要都是人類自己魯莽, 或是貪圖一點方便, 以不正確姿勢運用背部及足部而造成的. 所以我們要好好保護身體, 莫為一時之快, 斷送自己的健康.

進化論十二: 祖先的道路．馴化 (下)

從狐狸的DNA樣本分析, 發現馴化與攻擊性狐狸基因裡, 有兩區DNA完全不相同, 由此可知, 馴化不是單一基因使然, 而是一群基因組改變引起, 這現象不獨是狐狸特有. 在德國萊比錫(Leipzig)的馬克斯普朗克演化人類學研究院(Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology), 研究員抽取15隻被馴化和15隻攻擊性的褐鼠血液, 也發現類似群組, 縱使難以界定馴化和攻擊性基因. 這可見馴化是一種複雜的表現, 需要和其他物種比較, 而線索有可能回到我們人類身上.
當然, 並非所有馴化研究都認同貝利亞夫的研究所所找出的基因, 就是馴化基因. 瑞典烏普沙拉大學(Uppsala University)研究家畜遺傳學的學者認為貝利亞夫的研究成果在於特徵分別, 但並未證實其因果關係. 他們指出馴化作用是天擇在運作, 最初野生動物靠人類吃剩的食物為食或以人類當時棲身的居所為躲避處以逃避捕食者, 後來人類發現這些動物的好處, 開始馴養這些動物. 動物在天澤與人擇之下身體產生變化, 變得細小, 尾巴會捲, 有些動物身上長有斑點, 演化成人類偏好的類型. 科學家以馴化豬與野生豬的毛色基因異變, 指出農夫偏好毛色鮮明但偽裝保護能力低的豬.
至於在尋找馴化基因方面, 烏普沙拉大學學者以東南亞地區的雞為對象. 在印度, 尼泊爾等地區生存著的原生雞, 去到8000年前才被人類開始作為食物飼養. 研究員把家雞與動物園裡的原生雞作基因比較, 分辨出一種名為TSHR的基因產生突變, 意味著TSHR在動物馴化中有著關鍵的角色. 現在學者們正尋找令TSHR突變的開關, 望能找出馴化的線索.
2009年, 美國加州大學洛杉磯分校生物學家, 進行了一項狼與狗基因組的研究, 從兩個物種裡某一組稱WBSCR17的基因附近裡有一小段特殊的DNA序列兩者極不相同. WBSCR17基因被認為是狗在馴化過程中具有重要意義, 而WBSCR17基因在人類身上是造成罕見遺傳病威廉氏症候群的成因之一. 威廉氏症候群病徵之一是過度友善, 對陌生人毫無防備. 可是還是難以找出馴化基因和威廉氏症候群之間有直接關係, 換句話說, 也難以從動物身上分辨出馴化基因.
現今社會日益富庶, 飼養寵物的人越來越多, 當我們在寵物店廚窗看到那些花貓小狗, 都會不其然產生憐愛之心, 想撫摸牠, 抱抱牠, 甚至想帶牠回家. 這都是天擇下付予某些物種特別的特性. 起先牠們的祖先還是對人類戰戰競競, 一直保持距離, 甚至聞風先遁. 後來人類遍佈全世界, 加上捕食者的壓力, 而人類相對捕食者的危害為之輕, 最重要是連捕食者都會怕害人類的情況下開始親近人類. 從人類角度來看, 牠們也是糧食, 也是能驅趕齧齒類, 害蟲的工具, 慢慢地開始從半放牧轉為飼養. 而動物在被飼養後受到保護, 生存威脅消失, 野性本能開始下降, 身上的獰牙利爪, 強壯的身軀鈍化, 馴化就在人類與動物互動之下產生出來.
以上推論, 未免過於籠統. 要將每一條基因解讀妥當, 以現今科技來說也要幾十年的時間才完成. 不過, 以現在各國學者的研究狀況, 已經有些頭緒, 找到馴化基因指日可待.

進化論十二: 祖先的道路．馴化 (上)

駕馭動植物的能力, 是人類成為萬物之靈的關鍵. 從勢單力薄的少數人狩獵及採集, 朝不保夕又危險的模式, 到擇群而居的農業和畜牧社會. 人不用再四處流離, 也有足夠的食物供給和安全的居所. 能造就今天文明的社會, 駕馭動植物的能力------馴化, 功不可沒. 縱使動植物因與人類接觸得多後, 也間接令病毒和細菌進化, 與我們如影隨形的存在著.
動植物順化的過程是至今還難以知曉的一環. 從化石與獸骨所提供的資料可看出人與萬物共生的時間及地點, 卻無法看到馴化的過程. 究竟是動物主動接觸人類? 還是人類在捕食牠們期間, 間接馴服了牠們? 現存148種大型哺乳類動物, 曾被馴化的不超過15種, 為什麼某些哺乳類動物可以被馴服, 而某些卻不能呢?
何為馴化? 這不是動物經過訓練後就能形成的東西, 是經過一代代動物與人類親近性生活培養而成. 個別動物的確能在訓練後被馴服, 可是被馴服後的動物的後代卻可充滿野性, 這例子在老虎身上可看到. 但有越來越多的線索顯示, 某些動物未被人類馴化之前, 就已習慣與人類互動了. 有時候馴化與野性的界定十分模糊, 最簡單的界定就是, 動物失去大部份野性本能. 要分析馴化的演化過程, 需要從基因處入手.
除了基因, 還有時間. 在極北之地現在是俄羅斯的國境內的新西伯利亞(Novosibirsk), 細胞學暨遺傳學研究所(Institute of Crytology and Genetics), 自1950年代開始, 亦即是在史達林政權下便已開始對狐狸進行順化實驗. 可是當時遺傳學被視為偽科學, 更被當時政權定為非法. 當年生物學家貝利亞夫(Dmitry Belyaev) 被政府革職, 其哥哥尼古雷(Nikolay)更遭勞改致死. 挫折雖大, 也難以掩蓋對遺傳學的濃厚興趣, 實驗偷偷進行.
貝利亞夫對犬科動物的演化十分著迷, 所以選擇同屬犬科, 並未馴化過的狗的近親, 銀狐, 為馴化實驗對象. 從1959年起開始展開馴化實驗, 向毛皮農場蒐集130隻狐狸進行馴化, 其效果超出想像. 1962年出生的第二代銀狐, 對人類的攻擊性開始消失; 到第四代的銀狐(於1964年出生), 更會像狗一樣會向人搖尾巴, 被人類撫摸; 到第六代的銀狐(1966年出生), 銀狐已經對人類完全友善. 去到第九代(1969年)的銀狐, 其體型開始變化. 剛出生的銀狐耳朵呈下垂長達三個月, 而毛色有點混雜, 有斑點, 尤其是額頭上有星星花紋. 去到第三十代(1973年), 馴服的狐狸看到人類時尾巴會向上捲以示親近; 到第15代(1975年)後, 脊椎骨變得較野生狐狸短三至六節, 令到尾巴變短較粗. 1972年, 研究人員加入褐鼠及水貂作實驗, 更嘗試馴養水獺, 縱使後來發現飼養水獺困難而放棄, 但也能從褐鼠及水貂身上得出與狐狸一樣的馴化行為.
為了確切分辨出馴化基因, 科學家們同時培育出具攻擊性的狐狸, 把最具攻擊性的進行繁殖. 因這些狐狸攻擊性太強, 不得不由一隻馴化的母狐狸養大, 卻從中證實了一件事: 狐狸對人類的反應是出自先天多於後天, 而遺傳則改變動物對人的反應.
不過, 要確定那些是馴化的基因, 卻一點不容易. 研究人員要從動物身上分別出友善與敵意基因, 可是這兩種行為卻與普通行為特徵, 包括恐懼, 勇氣, 好奇, 興奮等性情混雜著, 需要逐一分辨. 因此, 科學家用直接的方法, 先測量狐狸的不同姿態, 聲音及其行為進行量化評估, 再從馴化了的狐理和從攻擊性狐狸抽取血液樣本, 分析其DNA.