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喉返神经:进化走的弯路

闻菲 发表于  2011-05-31 17:32

(文/杰里·柯尼)要证明进化论,最为形象的例子不是你同桌长得像大猩猩,而是我们脖子里那条迂回曲折的“喉返神经(recurrent laryngeal nerve, RLN)”。喉返神经是大脑控制咽喉运动的神经,我们说话和吞咽都离不开它。这喉返神经行走不易:它从脑干伸出来,放着直达咽喉的近路不走,偏要往下延至心脏,绕过主动脉再折返回来。这一招曲线救国不可不谓“扣人心弦”:

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【图1】 人体左侧喉返神经示意图。大脑发出的吞咽信号经由迷走神经传到喉返神经,绕过心脏后才能到达喉部,控制喉部肌肉完成吞咽动作。

喉返神经:进化出的弯路

如若人真是造物主所造,喉返神经当属其最糟糕的手笔。当然啦,人并不是凭空设计出来,而是从远古的祖先进化而来。不仅如此,我们身上各个部分还自成派系,衍化路线也是别有洞天。各派依循的进化日程不一致,人体也没有办法,只能让一部分构造先进化起来, 再带动后面那些个进化迟缓的赶快进化。这种方式高效是高效,但无可避免的,人体内部也残存了许多不协调,喉返神经就是这样一个历史遗留问题——从脑子连到脖子,该修路的地方不修,偏要绕远铺路,兜了个大弯。

图2显示了鱼类和人类各自颅内迷走神经及动脉弓的联系,从中我们可以看出喉返神经兜弯绕远的历史渊源:

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【图2】 鱼类和人类各自颅内迷走神经及动脉弓对比示意图。胎盘哺乳动物只保留了鱼类的第三、第四,以及一部分的第六迷走神经分支。其中,哺乳动物的颅内第四迷走神经分支,也就是喉返神经,依然像鱼类时期那样,位于第六动脉弓后面。鉴于第六动脉弓已退移至胸部,哺乳动物的喉返神经就绕了一大圈。

最初,鱼类的喉返神经走向与血管一致,都分布在鳃的部位,这时的构造看起来很自然吧~随着生物不断进化,鳃部的血管位置逐渐后移。喉返神经跟血管是一派的,因此也只能老老实实跟着往后移;而原来另一端连着的鳃弓(gill arch)则进化成了咽喉(larynx)。现在你知道了吧,喉返神经也是身不由己:如果它独立出来,开个专线,自己的效率是提高了,但神经断开后生物的整体机能则会受损,机能受损的生物必定不会在进化中留存下来,真是“进化弄人”。

喉返神经:没有最长,只有更长

其实,进化不止是弄“人”,长颈鹿被虐得更惨——这种可爱的长脖脖小鹿的喉返神经(可怜!)足足绕了4.56米,把姚明绕一圈还有剩余!

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【图3】 长颈鹿的喉返神经示意图。

美国西方医药大学(Western University of Health Sciences,另译“卫生科学西部大学”)的解剖学家,马修 • 威德尔(Mathew J. Wedel)在他新发表的论文中做了个猜想:长脖子动物的喉返神经最长能有多长呢?

最容易想到的自然是蜥脚类恐龙( sauropod dinosaurs )。这其中,超龙( gynormous Supersaurus )的喉返神经(这任劳任怨的娃)更是生生绕了28米。也就是说,超龙大脑发出的神经信号,要经过篮球场长边那么长的距离才能到达咽喉,控制咽喉进行吞咽等动作。(真辛苦啊!)

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顺便一提,恐龙是有喉返神经的哦,这基本已是公认的事实了。但凡四足动物(两栖类、爬行类、哺乳动物)都有喉返神经,这一遗传共性证明了四足动物是从鱼类进化而来的。

蜥脚类恐龙中的 易碎双腔龙Amphicoelias fragillimus ,可能是地球上最长的恐龙),从嘴尖到尾端距离最长可达58米。我们无法确认易碎双腔龙的脖子有多长,但假设脖子长度是身体的1/3,按19米算,它的喉返神经能有38米!!(易碎双腔龙:“世界上最远的距离不是天涯海角,而是我的咽喉到大脑。”)

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喉返神经:是弯路,更是进步

这样长的细胞在生理学家看来有两个明显的问题:

  1. 疼痛传导速度滞后。拿易碎双腔龙来说,喉部受了伤,喉部神经细胞还没反应过来呢(哼哧哼哧传导中),喉部皮肤的神经细胞就把痛觉传导过来了——再怎么说,后者距大脑也就1米远。
  2. 神经细胞必须从细胞体把营养物质运输到轴突尖端。细胞以不同速度运输不同分子的过程称为“轴浆流(axoplasmic streaming)”。轴浆流速度最快的神经递质和酶,每天可输送200至400毫米;慢一些的蛋白质,每天运输距离仅有0.1至1.0毫米!威德尔指出,蜥脚类恐龙的神经细胞要把蛋白质输送到神经元轴突,即使按最快的(1毫米/天)算,也需要四十多年。这当然是不可能的。威德尔认为,恐龙体内的轴浆流要么非常非常快,要么就是它们的神经细胞有特殊的蛋白质运输方式。(新课题呀,细胞生物学家大显身手的好机会来了!)

威德尔将长颈恐龙的喉返神经称为生物进化“效率低下的丰碑”。其实,走弯路的喉返神经,又何尝不是进化史上的丰碑呢?

文章来源:Why Evolution Is True
导读者:闻菲
原文:请看这里
图片来源:Whyevolutionistrue.WordPress.com

(果壳环球科技观光团微博 http://t.sina.com.cn/guokrdigest

热门评论

  • 2011-05-31 18:10 小杨 软件工程师

    长颈鹿总能出现在一些悲剧场合

    [31] 评论
  • 2014-02-21 09:52 diesirae
    引用@baiduqusi 的话:造物主设计了一个程序,这个程序会自动运行并最终制造出智慧生-人类,但造物主并不知道人类到底会长成什么样子,可能是 2只手2条腿 1个脑袋 也可能是 8条腿2个钳子。

    区区一个普通星系里的区区一颗普通中等恒星的区区一颗小行星上面的区区一种生物,造物主用得着特别写个程序……

    [5] 评论

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全部评论(51)
  • 1楼
    2011-05-31 18:05 snowhawkyrf 分子遗传硕士

    进化史的丰碑?这应该算是遗留问题吧……
    不过确实对细胞生物学家来说是个好机会呢

    [0] 评论
  • 2楼
    2011-05-31 18:07 fall_ark 翻译爱好者

    顺便附上前两天写的这个段子 前半段可以用来花小MM哦~~
    图:http://imgur.com/RbYI2 (其实是发在微博上滴:http://weibo.com/1678843974/eBb1zL7k7Cw

    [0] 评论
  • 3楼
    2011-05-31 18:07 moogee 果壳网主编,科学松鼠会成员

    进化史的悲催。。。

    [2] 评论
  • 4楼
    2011-05-31 18:07 moogee 果壳网主编,科学松鼠会成员
    引用fall_ark的回应:顺便附上前两天写的这个段子 前半段可以用来花小MM哦~~
    图:http://imgur.com/RbYI2 (其实是发在微博上滴:http://weibo.com/1678843974/eBb1zL7k7Cw


    嗯嗯,看到了的!

    [0] 评论
  • 5楼
    2011-05-31 18:09 fall_ark 翻译爱好者

    还有国家地理的《动物大解剖:长颈鹿》,也讲到了这个问题:http://v.youku.com/v_show/id_XMTU1ODM1Mjg4.html

    [0] 评论
  • 6楼
    2011-05-31 18:10 小杨 软件工程师

    长颈鹿总能出现在一些悲剧场合

    [31] 评论
  • 7楼
    2011-05-31 18:26 nasdaq 软件工程师,小众软件爱好者

    +1

    引用小杨的回应:长颈鹿总能出现在一些悲剧场合

    [0] 评论
  • 8楼
    2011-05-31 18:27 聊斋 生物技术专业

    吃口饭还真不容易

    [1] 评论
  • 9楼
    2011-05-31 20:14 钟蜀黍 自然摄影控,动植物爱好者

    想象一下蜥脚类恐龙打嗝是多么纠结的一件事……

    类似的还有进化过程中睾丸的降落的结果:精索从阴囊发出,向上穿过耻骨,再向下穿过髋关节下方的开口,最后才进入阴茎内的尿道…

    [2] 评论
  • 10楼
    2011-05-31 20:21 蒟蒻
    引用痴的回应:吃口饭还真不容易

    吃口饭不容易啊。

    [0] 评论
  • 11楼
    2011-05-31 20:32 猫伊

    界上最远的距离不是天涯海角,而是我的咽喉到大脑
    ↑押韵了啊

    于是越来越不相信人是造物主折腾出来的了。
    分明有各种缺憾的。

    [0] 评论
  • 12楼
    2011-05-31 21:27 Home

    太不容易了……

    引用蒟蒻的回应:
    吃口饭不容易啊。
    [0] 评论
  • 13楼
    2011-05-31 21:28 被抛弃的阿衰
    引用猫伊的回应:界上最远的距离不是天涯海角,而是我的咽喉到大脑
    ↑押韵了啊

    于是越来越不相信人是造物主折腾出来的了。
    分明有各种缺憾的。

    越来越 是什么意思,已经完全不信了好吧...

    [0] 评论
  • 14楼
    2011-05-31 21:41 猫伊
    引用阿衰~的回应:
    越来越 是什么意思,已经完全不信了好吧...

    好吧,用错词了

    [0] 评论
  • 15楼
    2011-05-31 21:56 明明

    长得大各种悲剧啊,几十米长的恐龙尾巴被咬了要好几秒才能反应过来吧。。。

    [2] 评论
  • 16楼
    2011-05-31 22:11 边-走-边-看

    真奇怪,干嘛就进化成那样呢?难怪恐龙要灭绝

    [0] 评论
  • 17楼
    2011-05-31 22:12 边-走-边-看

    那人还能继续进化么?有物种进化出了直达的后返神经没

    [0] 评论
  • 18楼
    2011-05-31 22:27 团子包包
    引用钟叔的回应:想象一下蜥脚类恐龙打嗝是多么纠结的一件事……

    类似的还有进化过程中睾丸的降落的结果:精索从阴囊发出,向上穿过耻骨,再向下穿过髋关节下方的开口,最后才进入阴茎内的尿道…

    怎么跟西直门立交桥似的

    [0] 评论
  • 19楼
    2011-05-31 23:21 ZHen江鱼

    悲催的长颈鹿···

    [0] 评论
  • 20楼
    2011-06-01 01:50 王雨雨

    我妈最近心脏不好,隔两天吃东西就吐,一吐吐两天,不知道和绕圈的喉返神经有没有关系

    [0] 评论
  • 21楼
    2011-06-01 07:40 Mem

    哺乳 动物的喉返神经就饶了一大圈。
    绕字………

    [0] 评论
  • 22楼
    2011-06-01 09:36 Cerberus

    这么说来,人类可以说是从鱼类进化来的?

    [0] 评论
  • 23楼
    2011-06-01 10:07 linki 海洋生物学硕士

    这几天刚好在看《为什么要相信达尔文》,这也是提到的重要证据之一啊

    [0] 评论
  • 24楼
    2011-06-01 12:16 fall_ark 翻译爱好者
    引用【边走边看】的回应:那人还能继续进化么?有物种进化出了直达的后返神经没


    喉返神经绕路并不是演化劣势,几乎没有可能在自然选择的情况下再演化回去。

    人类就更不可能了,对环境的适应和改造能力太强……

    引用Cerberus的回应:这么说来,人类可以说是从鱼类进化来的?


    一般来说地上爬的走的跑的跳的还有天上飞的都是从水里游的进化出来的

    [0] 评论
  • 25楼
    2011-06-01 14:57 传国【煜】玺

    呃?所以说脖子短的人更容易舌灿莲花?比如“郭_刚”?

    [1] 评论
  • 26楼
    2011-06-01 22:46 果子狸

    吃口饭容易么!
    这篇太好玩儿了

    [0] 评论
  • 27楼
    2011-06-02 10:26 大果庄
    引用团子包包的回应:
    怎么跟西直门立交桥似的

    +1...

    [0] 评论
  • 28楼
    2011-06-02 16:39 凉风起天末

    易碎双腔龙:“世界上最远的距离不是天涯海角,而是我的咽喉到大脑。“
    +10086

    [0] 评论
  • 29楼
    2011-08-10 10:12 轻装潜行 肝胆外科硕士生,植物控

    哈哈哈,看到长颈鹿就觉得很悲催了,没想到后边还有更悲催的。

    [1] 评论
  • 30楼
    2012-06-05 18:02 超速的子弹

    兔子对长颈鹿说“你吐过吗?”

    [2] 评论

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