從魚到人──《我們的身體裡有一條魚》

我們的身體裡有一條魚 Your Inner Fish: A Journey into 3.5-Billion-Year History of the Human Body (2008) 作者：Neil Shubin，譯者：楊宗宏 出版社：天下文化 出版日期：2009年10月

摘要：

魚類和陸生四足類動物是不同的，魚類的頭呈圓錐形、沒有脖子、身上有鱗片、有鰭；原始的陸生四足類動物，頭是扁平的、有脖子(頭可以獨自轉動)、沒有鱗片、有四肢。而提塔利克(Tiktaalik)魚，則是介於魚類與原始陸生兩生類動物的中間物種，牠是從三億七千五百萬年前(古生代泥盆紀)的古代河流所形成的岩石中所找到。牠的頭呈扁平狀，而且有脖子，頭上有鱗片，鰭上有膜，鰭內具有肩膀、手肘和腕關節，可以做伏地挺身；沒有鰓蓋骨，靠嘴巴呼吸；身長三公尺。

這本書，讓我們了解：

1. 化石、基因和胚胎，是我們了解生物起源與史的主要線索。
2. 四肢：所有動物的四肢，不管是鳥的翅膀、魚的鰭或是哺乳動物的手，都有共同的架構。這個共同架構是，四股的上半部有一根骨頭(例如人類手臂、腿部上肢有一根長骨頭)，與其相接的則有兩根骨頭(例如手臂、腿部下肢的兩根併排長骨頭)，其下再接連一些小骨，最後便是指骨。這個四肢骨骼結構的藍圖，早在三億八千萬年前即已出現在類似真掌鰭魚的動物上，並已建構完畢。但鯊魚等軟骨魚類，則無。
3. 基因：
   • Sonic hedgehog基因與其他同類基因，凡是在四肢動物身上，都有相同的功能，就是會適時的開啟或關閉，以塑造從肩膀到指尖的肢體結構。若無適時開啟或關閉，會造成指頭或其他四肢部位的畸形。這在鯊魚，也是一樣。從魚鰭過渡到四肢，其演化的大轉變，並沒有牽涉到新創的DNA。不管是鰭或四肢，都是由類似的基因建構出來。
   • 具有身體構造的所有動物(包括脊椎動物、節肢動物等)，全都帶有Hox基因。Hox基因設定了動物身體各部的比例，並牽涉到四肢、個別器官的發育。所有的動物，都是同中有異。建構動物身體的處方，就像一份代代相傳的糕餅食譜一樣，每代都會加以修改、增補，如此永續不斷。
4. 發育自皮膚的構造：所有動物的發育自皮膚內的構造，像牙齒、鱗片、毛髮、羽毛、汗腺、甚至乳腺，都是由皮膚細胞層之間的交互作用發展出來的，也就是兩層組織靠在一起，然後摺疊，再分泌出新的蛋白質而形成。
5. 頭與鰓弧：所有動物的頭顱，不管是鯊魚、蠑螈或者是人，都有共同的模式。處於發育早期的人類和鯊魚胚胎，都有四個鰓弧，其他動物也是一樣。四個鰓弧會形成人類頭部的三叉神經、聽骨與舌骨、吞嚥和說話的肌肉和腦神經等構造。這些鰓弧，在魚類則形成鰓。
6. 胚胎胚層：所有的脊椎動物，受精卵會開始分裂，胚胎會在受精後四週，形成管中有管(管狀胚胎，將來的體壁)中有管(消化管)的三個胚層(外胚層、內胚層、中胚層)，牠們全部都有鰓弧、脊索。
7. 身體的建構：
   • 在澳洲南部所發現的六億年前的埃迪卡拉生物群的化石來看，前寒武紀時代，地球已出現有明確身體構造的生物，牠們有著對稱的構造。
   • 要形成身體，細胞間必須要有像膠原蛋白等結構分子承受擠壓與拉扯，並有一系列的鉚接分子將能細胞黏在一起，還有一套分子工具允許細胞彼此交換信息。身體構造最簡單的海綿，也都有這些分子。
   • 身體的堀起，多細胞生物的出現，或許是為了防禦，避免被吞食。
   • 身體變大，需要消秅、需求更多能量，膠原蛋白的合成需要相當大量的氧。十億年前古地球的氧氣量開始增加，可能使生物的身體形成。
8. 嗅覺：哺乳類是高度特化的嗅覺動物，有關嗅覺的基因有一千多個。魚類也有，但數量少。哺乳類的嗅覺基因，都是魚類嗅覺基因所衍生而來的重複翻版。人類也有一千多個嗅覺基因，其中有三百個因突變而左右喪失功能。當靈長類發展出彩色視覺後，嗅覺基因毀壞的數目大增；我們人類是屬於用嗅覺來交換視覺的那一支後代。
9. 視覺：大多數哺乳動物只有兩種光接受器，靈長類有三種，所以靈長類有細膩的彩色視覺。我們的彩色視覺，源自於其他哺乳動物的一個光接受器基因發生重複，迸出一個複本，再逐漸特化而成。
10. 耳：外耳的耳廓是新演化出來的，只有哺乳類才有。中耳有三塊小聽骨，是由爬蟲類咀嚼用的骨骼(頜骨)、魚類支撐上顎的骨骼(舌頜骨)演變而來。內耳，則與魚類表皮用來分辨水流方向的神經丘小囊，都是從相似的組織發展出來，並有相同的結構。
11. 生物學中的萬有定律：每一個生物都是由雙親的遺傳物質衍生而來。我們靠著尋找後代變異的辨識標記(細胞、DNA)，加上更多形質特徵(身體構造、組織等)，再衡量證據的品質，並且評估所建立的群組在化石紀錄上的代表性，來建立現有動物與已滅絕動物的類緣關係。
12. 我們的身體，因為承受從魚改裝成哺乳動物、再改裝成用兩腿走路、說話的人類的歷史包袱，造成我們容易遭受膝蓋的軟骨與韌帶的受傷，以及靜脈曲張與痔瘡、噎死和睡眠呼吸中止、打嗝、疝氣等症狀。

心得：

本書作者蘇賓(Neil Shubin)是發現有腳的魚──提塔利克魚的古生物學家之一。提塔利克魚，是水中動物爬上陸地生活時的過渡物種。作者在本書中，藉由提塔利克魚的發現，述說在動物身體(包括身體結構、基因與胚胎)中所透露的三億五千萬年以來的脊椎動物史。所有的脊椎動物，包括人類，都共享一套體制(body plan)，儘管某些身體功能在不同的動物上，有不同的特化與變異，但都共同擁有相同的基礎身體構造。而這些創新的或不同的特化與變異，也都是在原有的體制下，將原先的構造重新修改而產生。我們人類，與世上生物，都有相同的淵源。人類是無法自外於地球上的其他生命。

這本書從化石要如何尋找開始，然後寫到提塔利克魚的發現，貫穿本書主軸的脊椎動物體制、感官之演化與人類之關係，最後則是動物體制的歷史包袱所造成人體的缺陷與症狀，讀來精彩，非常值得對演化與地球史有興趣的人閱讀。

延伸閱讀：

• Tiktaalik roseae: Home (提塔利克魚之家)
• 我們體內有條魚，作者：潘震澤
• 要怎麼在沙漠找到一條魚？，作者：Yukie