和其他動(dòng)物相比,人類(lèi)在生理上表現(xiàn)出了諸多的不同點(diǎn),比如:人類(lèi)女性的排卵期十分隱蔽,沒(méi)有“發(fā)情期”的限制,不存在季節(jié)性集中生育的現(xiàn)象,繁衍周期也不受食物資源的限制。
至于人類(lèi)男性,在生理構(gòu)造上亦有“異常點(diǎn)”:丁丁前部均不存在獨(dú)立的骨骼結(jié)構(gòu),而其他靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物卻保留著一根丁丁骨。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),男性在生殖器官的構(gòu)造上有所缺失。
在哺乳動(dòng)物中,丁丁骨是獨(dú)立存在的條狀骨骼,其大小、形態(tài)、骨骼數(shù)量各有不同,具體因物種而異。科學(xué)家發(fā)現(xiàn),丁丁骨的進(jìn)化之路和動(dòng)物的生殖策略密切相關(guān),人類(lèi)失去丁丁骨的原因就隱藏在其中。
雄性動(dòng)物的丁丁骨
丁丁骨的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)為陰莖骨,它起源于生殖器軟組織內(nèi)的原始細(xì)胞,形成過(guò)程受雄激素的影響。生物解剖學(xué)證實(shí),丁丁骨具有很高的多態(tài)性,科學(xué)家描述其為“所有骨骼中最具多樣性的一根”。
形態(tài)各異的丁丁骨
在大小方面,丁丁骨沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的尺寸,種間差距可達(dá)幾十乃至上百倍。雄性海象的丁丁骨約占體長(zhǎng)的15~18%,其解剖結(jié)構(gòu)能達(dá)到50~60cm,化石中更是留下1.4m的驚人記錄。在靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物中,丁丁骨則顯得微不足道,一般只有1~2cm。
丁丁骨的大小可以相差很大
同樣是靈長(zhǎng)類(lèi),尺寸的差距也可能很大。舉兩個(gè)極端的案例:黑猩猩和大猩猩,前者的丁丁骨可達(dá)1.9cm,后者卻只有6mm,相差了近3倍。與之相比,人類(lèi)則更加特殊:男性根本就沒(méi)有丁丁骨。
目前,科學(xué)家在哺乳動(dòng)物的九個(gè)目中都發(fā)現(xiàn)了丁丁骨,典型動(dòng)物包括貓、狗、鼬、熊、蝙蝠、兔、刺猬等,生活在海洋中的鯨類(lèi)和鰭足類(lèi)(海象、海獅、海豹)也都有丁丁骨。其中,食肉目、靈長(zhǎng)目、翼手目、嚙齒目比較特殊,丁丁骨的存在并不統(tǒng)一,部分物種在進(jìn)化中丟失了這一結(jié)構(gòu)。
除了大小,丁丁骨的形態(tài)也具有多樣性:有平直光滑的棒狀結(jié)構(gòu)(海象),有分化出近支和遠(yuǎn)支的特化結(jié)構(gòu)(歐洲水貂),也有不規(guī)則的叉狀和勺狀結(jié)構(gòu)(嚙齒類(lèi)),還有彎曲的S型結(jié)構(gòu)(浣熊)。
歐洲水貂(黃色)和海象(紫色)丁丁骨的模擬對(duì)比
2012年,科學(xué)家整理了三類(lèi)丁丁骨并根據(jù)形態(tài)將其分類(lèi),如下圖所示。第一類(lèi)是左上角地松鼠的丁丁骨,前端有多個(gè)尖銳倒鉤,后端膨大,中間向內(nèi)凹陷;第二類(lèi)是右上角田鼠的丁丁骨,前端呈三叉戟結(jié)構(gòu),后端則呈啞鈴狀,對(duì)稱(chēng)分布;第三類(lèi)看起來(lái)更加正常,上面兩根來(lái)自熊科動(dòng)物,呈棒狀,最底部則是海獅的丁丁骨,兩端膨大且有凸起結(jié)構(gòu),粗糙程度也更高。
為什么丁丁骨會(huì)表現(xiàn)出高度的多樣性?2016年6月,發(fā)表在Oxford Academic期刊上的論文給出了解釋?zhuān)翰溉閯?dòng)物的丁丁骨并不是同源結(jié)構(gòu),而是獨(dú)立起源、獨(dú)立進(jìn)化,各物種的繁殖策略又不盡相同,由此才產(chǎn)生了形態(tài)各異、千奇百怪的丁丁骨。
人類(lèi)祖先曾有丁丁骨:“神秘骨骼”究竟有哪些作用?
系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的研究揭示了丁丁骨的起源。研究表明,丁丁骨在距今1.45億~9500萬(wàn)年前開(kāi)始出現(xiàn),這意味著靈長(zhǎng)類(lèi)和食肉動(dòng)物的共同祖先都具有丁丁骨。
靈長(zhǎng)類(lèi)的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(部分)
大約5000萬(wàn)年前,第一批靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物獨(dú)立進(jìn)化出了丁丁骨,但在漫長(zhǎng)的演化過(guò)程中,人類(lèi)卻失去了這根骨頭。不過(guò),微弱的解剖學(xué)證據(jù)還是被保留了下來(lái):男性的丁丁還保留著與丁丁骨有關(guān)的遠(yuǎn)緣韌帶。
大家可能會(huì)問(wèn)了,丁丁骨到底有什么作用?雄性動(dòng)物為什么會(huì)進(jìn)化出丁丁骨這種結(jié)構(gòu)呢?
通過(guò)長(zhǎng)期的系統(tǒng)研究,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)這根骨頭大有用途!
一方面,丁丁骨能延長(zhǎng)動(dòng)物的交配時(shí)間。調(diào)查表明,有丁丁骨的動(dòng)物多數(shù)都能堅(jiān)持三分鐘以上,而且相對(duì)尺寸越大,交配時(shí)間就越長(zhǎng)。比如:犬類(lèi)的丁丁骨長(zhǎng)約10cm,交配時(shí)間可達(dá)10~30分鐘;浣熊的丁丁骨平均長(zhǎng)約11cm,交配時(shí)間可持續(xù)1個(gè)小時(shí)。
犬(上圖,箭頭指示尿道溝)和浣熊(下圖)的丁丁骨
但也有例外,“三分鐘以上”的規(guī)律并不適合黑猩猩和倭黑猩猩,前者的交配時(shí)間只有短短的7~8秒,后者也只有13秒左右,但它們都有一根小巧的丁丁骨。
另一方面,丁丁骨還能起到保護(hù)尿道、促進(jìn)精子運(yùn)輸,與海綿體共同組成功能體、為丁丁提供額外剛性支撐的作用。對(duì)于某些物種(比如貓),丁丁骨還能協(xié)助刺激雌性的生殖道,誘導(dǎo)雌性排卵,從而增加受精成功的概率。
再如:2013年澳大利亞的研究人員提出,雄鼠的丁丁骨能夠有效刺激雌鼠的生殖道,提高了后者的排卵率。2020年10月發(fā)表的研究再次說(shuō)明,丁丁骨或有助于雄性動(dòng)物的順利插入并刺激雌性伴侶。
需要說(shuō)明的是,這根骨頭并不是百利而無(wú)一害,它也給雄性動(dòng)物帶來(lái)了骨折的風(fēng)險(xiǎn)。
丁丁骨屬于骨質(zhì)結(jié)構(gòu),具有一定的承重作用。在交配和繁殖季節(jié),同性之間的攻擊、交配時(shí)負(fù)荷過(guò)大等都容易導(dǎo)致丁丁骨發(fā)生骨折。2011年,Shari等學(xué)者明確指出:犬科動(dòng)物的丁丁骨存在常見(jiàn)的骨折現(xiàn)象;在2000年,Bartosiewicz還報(bào)道了海象丁丁骨的罕見(jiàn)骨折案例。
犬類(lèi)丁丁骨的骨折現(xiàn)象
整體而言,丁丁骨對(duì)于動(dòng)物的繁殖是利大于弊。更微妙的是,不同形狀的丁丁骨還能起到不同的機(jī)械功能,與物種的交配過(guò)程相適應(yīng),提高了個(gè)體基因延續(xù)的效率。
在進(jìn)化中,人類(lèi)男性為什么會(huì)失去丁丁骨?
首先要明白一點(diǎn):雄性動(dòng)物之所以會(huì)進(jìn)化出丁丁骨,其實(shí)是受到了生殖策略的影響。
科學(xué)家發(fā)現(xiàn),有兩類(lèi)動(dòng)物更容易進(jìn)化出丁丁骨。第一種是季節(jié)性繁殖的動(dòng)物群體,具有繁殖時(shí)間短、任務(wù)重、競(jìng)爭(zhēng)壓力高的特點(diǎn)。借助丁丁骨的支撐作用,雄性交配的時(shí)間更長(zhǎng),更容易讓雌性受孕,個(gè)體的繁殖優(yōu)勢(shì)也就更明顯。
第二種是一夫多妻制的動(dòng)物群體,這類(lèi)雄性動(dòng)物的繁殖競(jìng)爭(zhēng)也相當(dāng)激烈,對(duì)丁丁骨的需求更高。以家鼠為例。Stockley等學(xué)者在研究家鼠的繁殖行為時(shí)發(fā)現(xiàn):雄性家鼠丁丁骨的形態(tài)、大小和生殖競(jìng)爭(zhēng)有關(guān),其寬度是衡量生殖成功率的重要指標(biāo),通過(guò)寬度值就可以預(yù)測(cè)每窩后代的平均數(shù)量和繁殖總數(shù)。
家鼠丁丁骨的寬度是衡量生殖成功率的重要指標(biāo)
既然丁丁骨有助于延長(zhǎng)交配時(shí)間、提高繁殖優(yōu)勢(shì),那人類(lèi)為什么會(huì)沒(méi)有呢?對(duì)此,科學(xué)家也給出了解釋?zhuān)哼€是和人類(lèi)的生殖策略有關(guān)。
科學(xué)家推測(cè),大約在190萬(wàn)年前的直立人時(shí)期,人類(lèi)可能就已經(jīng)告別了丁丁骨。當(dāng)時(shí)的人類(lèi)從譜系中和黑猩猩、倭黑猩猩分裂出來(lái),交配系統(tǒng)開(kāi)始轉(zhuǎn)向一夫一妻制,雄性之間的生殖競(jìng)爭(zhēng)大大減小。
隨著人類(lèi)的進(jìn)化,女性逐漸失去了固定發(fā)情的特征,全年都能進(jìn)行親密活動(dòng)。和其他動(dòng)物相比,人類(lèi)男性追求配偶的競(jìng)爭(zhēng)壓力更低,親密需求更容易得到滿(mǎn)足,既沒(méi)有“生殖季節(jié)”的限制,也無(wú)需再為了繁殖競(jìng)爭(zhēng)而提高交配時(shí)間。
久而久之,人類(lèi)祖先逐漸失去了對(duì)這根骨頭的需求,這很可能是壓垮丁丁骨的最后一根稻草。
丁丁骨進(jìn)化的奧秘
2016年,科學(xué)家創(chuàng)建了一棵包含3707個(gè)哺乳動(dòng)物的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù),揭示了丁丁骨進(jìn)化的奧秘。
通過(guò)模擬與測(cè)試,Nicholas G.Schultz等學(xué)者對(duì)丁丁骨的演化進(jìn)行了1000次迭代,結(jié)果顯示:哺乳動(dòng)物的丁丁骨以一定的頻率出現(xiàn)或消失,平均獲得了9.5次,丟失了11.5次。在其中50%以上的迭代模擬中,有9個(gè)分支的類(lèi)群進(jìn)化出了丁丁骨,另外10個(gè)分支的類(lèi)群則出現(xiàn)了“丟失”現(xiàn)象。
哺乳動(dòng)物的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù):紅色分支有丁丁骨,藍(lán)色沒(méi)有
由此可以得出結(jié)論:在哺乳動(dòng)物的進(jìn)化過(guò)程中,丁丁骨至少出現(xiàn)了9次,丟失了10次。丁丁骨反復(fù)出現(xiàn)與消失,看似讓人捉摸不透,實(shí)則體現(xiàn)了各種動(dòng)物對(duì)不同生殖策略的適應(yīng)。
科學(xué)家還發(fā)現(xiàn),在丟失丁丁骨的動(dòng)物中,有很多依然保留了基因上的蛛絲馬跡,在今后的演化中可能會(huì)再次出現(xiàn)。
丁丁骨的進(jìn)化模型參數(shù)
例如:Hershkovitz發(fā)現(xiàn),靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物的丁丁骨存在“搖擺不定”的現(xiàn)象。成年的禿猴沒(méi)有丁丁骨,但在其胚胎發(fā)育的過(guò)程中,卻存在丁丁骨分化的痕跡。這種現(xiàn)象表明,某些動(dòng)物并未徹底丟失丁丁骨的相關(guān)基因,遺傳途徑相對(duì)保守,今后隨著環(huán)境(生殖策略)的改變,再次進(jìn)化出丁丁骨也不是沒(méi)有可能。
總結(jié)
雄性動(dòng)物的丁丁骨充滿(mǎn)了神秘與神奇,雖然其形態(tài)迥異,大小千差萬(wàn)別,但本質(zhì)上都是生殖競(jìng)爭(zhēng)、適應(yīng)進(jìn)化的結(jié)果。
靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物、食肉動(dòng)物的共同祖先都具有丁丁骨。所不同的是,人類(lèi)祖先選擇了不同的演化道路,男性追求配偶、繁殖后代的競(jìng)爭(zhēng)壓力減小,一年四季都可進(jìn)行親密活動(dòng),最終在進(jìn)化中丟失了丁丁骨。