考考你

我们为什么不长尾巴？

·方舟子·

“用进废退”是一个相当直观的现象。不是吗？经常锻炼的人肌肉
发达，久卧病床的人肌肉萎缩。问题是，这后天获得的性状能不能遗传
给下一代？尽管现代生物学发现了基因型和表现型的区分，已一再证
明不能改变基因的后天获得性无法遗传，许多人仍然天真地相信“用进
废退”是遗传、进化的一个机理。以前就有人问我，如果“用进废退”
是错误的，为什么生活在黑暗溶洞中的鱼的眼睛退化？最近又有人问，
人的尾巴为什么消失了？难道不是因为尾巴对我们没用，我们不用它而
导致的吗？

人类和猿类都是没有尾巴的，但是他们的祖先猴子却是有尾巴的。
尾巴从有到无，是一种退化现象。如何解释退化现象，曾经让达尔文颇
为苦恼。他提出了两个机理：一是由于不使用或者说“废退”，二是由
于自然选择。

我们从现代进化论的角度来看看达尔文提出的这两个机理。“用进
废退”应该拆开来看：“用进”，即认为动物频繁地使用某个器官，就
能导致这个器官在后代中变得越来越发达，这是用后天获得性遗传解释
适应环境的进化，是与现代进化论相冲突的。但是“废退”却未必跟现
代进化论相冲突。在现代进化论看来，“废退”其实是在自然选择不起
作用之后，有害突变累积的结果。以尾巴的消失为例，与尾巴有关的基
因从长远地看总是会发生突变的，而绝大部分突变都是有害的。但尾巴
具有功能的时候，自然选择就会把有害的突变淘汰掉，避免它们累积下
来。但是一旦尾巴失去了功能，它是发达还是退化都对个体的生存、繁
衍没有影响，自然选择就不再去管，有害的突变得以保留、累积，尾巴
也就越来越小、越短，直至消失。

如果尾巴的消失是由于自然选择引起的呢？那是因为没有尾巴要比
尾巴更有生存优势。但是，仅仅这么说是毫无意义的，如果以“生存优
势”一语来解释一切，自然选择倒真的成了同义反复了。关键是要找出
究竟有什么样的“优势”。尾巴也是由骨肉组成的，也会受伤、流血。
在尾巴有功能的时候，受伤、流血只好忍受。但一旦尾巴成了可有可无
的累赘，它会受伤、流血就成了一种生存劣势了。更重要的是，组成尾
巴的细胞要新陈代谢，需要有营养供应；拖着尾巴走路，也要消耗额外
的能量。如果能省下给无用尾巴的营养、能量，分给更重要的器官，比
如说大脑，岂不是更好？因此，在这种情况下，自然选择就有利于无尾
巴的，而要淘汰掉有尾巴的。

这两种机理哪种正确呢？达尔文本人举棋不定，认为两种都有可能。
在《物种起源》一书中，有一节是讨论退化现象的。达尔文以几种动物
为例，其中一个讲的是鼹鼠眼睛的退化：

“鼹鼠和某些穴居的啮齿类动物的眼睛的大小只剩下了残迹，并
且有的眼睛完全被皮和毛所遮盖。这种眼睛的状态很可能是由于不使用
而渐渐缩小的缘故，不过恐怕也有自然选择的帮助。南美洲有一种穴居
的啮齿动物，叫做吐科吐科或Ctenomys，它甚至比鼹鼠更有深入地下的
习性；一位常捉到它们的西班牙人向我保证，它们的眼睛常常是瞎的。
我养过的一只，它的眼睛的确是这种情形，解剖后才知道是由于瞬膜发
炎。由于眼睛经常发炎对于任何动物必定是有损害的，并且由于眼睛对
于具有地下生活习性的动物肯定不是必要的，它们的形状缩小，上下眼
睑黏连，而且有毛覆盖上面，在这种情况下可能是有利的；倘若如此，
自然选择就会有助于不使用的效果。”

达尔文在这里显然认为“废退”是主要的，自然选择只是起了辅助
作用。但是如果自然选择起作用，我们就没必要再考虑别的机理了，因
为自然选择是非常有威力的，可以逐渐地使生物结构发生改变。眼睛退
化对地下动物来说，究竟有多大的优势呢？达尔文只考虑到了眼睛发炎，
其实还有另一个明显的优势他未提到：眼睛是很脆弱的、容易受伤的器
官，而且一旦受伤，往往是致命的。在地下钻来钻去，特别是象鼹鼠那
样把头当成推土机挖隧道，眼睛更容易受到伤害，那么，让已经不发挥
作用的眼睛退役，就是一种很明智的选择。

近来的研究发现，鼹鼠的眼睛退化，还有别的优势，有助于我们理
解那些不象眼睛这么脆弱的器官的退化。这项研究是以生活在中东地区
的一种盲鼹鼠（Spalax ebrenbergi）做为材料的。这种盲鼹鼠看上去
象是一条毛绒绒的香肠，它的头部除了嘴巴有开口，露出尖锐的、用来
挖土和咬食树根的牙齿，就再也没有任何开口了。它是完全失明的，如
果用强光照射它，它也不会有任何反应，甚至连脑电波也不起变化。但
是如果你在它的旁边鼓一下掌，它的脑电波就会起变化。它虽然目不能
视物，却能感到振动。事实上，振动是它们相互通讯的方式。盲鼹鼠在
一年的大部分时间内都是独居的，它们用头撞撞窝顶，振动传了开去，
其他盲鼹鼠感觉到了，也用头撞撞窝顶，就这么长长短短用一种电报式
密码互相通讯。如果你在它的窝上方的地面上跺跺脚，它可能也会撞撞
窝顶答复。在交配的季节，盲鼹鼠就靠“电报”求爱，雄鼹鼠寻声挖洞
追踪，运气好的话就挖到了雌鼹鼠的闺房，交配之后就离开；运气不好
的话钻进了别的雄鼹鼠的老窝，就难免有一场厮杀。

盲鼹鼠的眼睛其实并没有完全消失。如果我们解剖它的头部，会发
现在毛和皮肤之下，一对腺体包着的小眼睛，直径只有0.7毫米，体积只有
同等大小的小鼠的眼睛的1％。这对眼睛没有瞳孔，晶状体也已萎缩，
是无法成像的。但是它们还有视网膜，膜上有锥细胞，里面有能够感光的
的视蛋白，数量只有小鼠的4％。那么盲鼹鼠的眼睛为什么没有完全消失，
这么一对藏在皮肤底下的小眼睛有什么用呢？由于里面还有视蛋白，还
能感受到白天和黑夜的不同－－即使是在皮肤底下，也还是能感光的，
就象你闭上了眼睛，也还能感到是光明还是黑暗，所以有的人开着灯睡
不着觉。盲鼹鼠也是这样，当它们把土推出洞外时，它们皮下的小眼睛
也能感到外面是白昼还是黑夜。它们的眼睛中有美乐通宁（褪黑素），
根据光周期调节鼹鼠的活动。实验证明的确如此。如果在实验室中我们
通过改变光亮颠倒白天和黑夜，盲鼹鼠的活动也随着改变。如果让光明
时间变短，黑暗时间变长，模拟冬天的到来，盲鼹鼠的体内代谢也随之
改变，准备抵抗寒冬了。如果我们把盲鼹鼠的眼睛摘除，它的这些光周
期反应就都消失了。

相应的，盲鼹鼠的大脑皮层功能也发生了改变。它控制感觉漫射光和
光周期的皮层区和小鼠的一样大小，但是控制视觉成像的皮层区则几乎消
失了。大脑是一个很“昂贵”的器官，虽然只占盲鼹鼠体重的1.3％，
却消耗了它吸收的氧气和葡萄糖的20％。控制成像的皮层占整个大脑的
10％，平均来说占了盲鼹鼠能量分配的2％（实际上这部分皮层的能量
消耗在大脑皮层中是最高的，并不只2％）。视网膜也是一种“昂贵”的
器官，它的氧气消耗是身体平均水平的100倍。因此，让视觉退化，可以
省下超过2％的能量。地下是一个异常缺氧的环境，那里既没有风可以冷
却身体，潮湿的土壤也使流出的汗不容易散发掉，因此盲鼹鼠总是尽量
使能量的消耗越低越好（它们的基础代谢率明显比地上的动物低），能
省下2％的能量消耗是一个很大的优势，可以将之用于更有价值的活动，
比如挖洞寻找食物，哺乳后代等等。就象一个穷人，恨不得把一分钱
掰成两半花，如果能把一年的工资省下2％，就可以备一时之需了。

盲鼹鼠大脑皮层中控制视觉成像的部分虽然消失了，但并不是被当
成废物空在那里，事实上，它被改为用来控制触觉，因此盲鼹鼠用于控
制触觉的皮层区域，几乎是小鼠的两倍。触觉对盲鼹鼠来说是非常重要
的，前面已说过，它们主要是通过感触振动互相通讯的。当它们在黑暗
的地底下挖掘隧道时，也靠触觉的指引。它们也需要很好的听觉接收别
的盲鼹鼠发来的“电报”，需要很好的嗅觉寻找植物的根和闻其他盲鼹
鼠的尿判断敌友。它也有非常好的磁场导向感觉，在迷宫般的隧道中不
会迷路，借此躲过蛇的追捕。所有这些感觉都要在大脑皮层中占据一定
的位置，那么，抛弃原本多达10％的视觉皮层，改造成别的感觉皮层，
就是一种很好的节省策略。

由此可见，身体某个部位的退化，包括尾巴的消失，的确是有可能
用于“补脑”的。在这里，起作用的，还是自然选择。自然选择不仅能
够创造新器官，也能改造、摧毁旧器官。