数万年前,人类和所有其他灵长类动物的共同祖先都有尾巴。许多现代灵长类动物,例如猴子和狐猴,仍然有尾巴,但是随着灵长类动物的多样化和进化,现代人类的祖先以及黑猩猩和bonobos(我们最亲密的灵长类动物亲戚)等猿类完全抛弃了他们的尾巴。
为什么有些灵长类动物在人类和人类和猿没有?人们认为尾部的损失是人类发展成为两足动物的背景故事的一部分,但正是我们如何失去尾巴是科学家长期以来一直在寻求回答的问题。
最近,研究人员发现了遗传关于人类为什么没有尾巴的线索。他们确定了与尾巴生长有关的所谓跳跃基因,该基因可能在数百万年前的灵长类动物物种的基因组中跳入了不同的位置。这样,它产生了一个突变,使我们的尾巴走开了。
碰巧的是,当我们胚胎时,人类仍然有尾巴。尾巴是一个可以追溯到的特征地球的首先,当人类胚胎发育时,我们在生长的最早阶段就短暂地有尾巴(包括椎骨),所有具有骨架的动物也是如此。但是大约八个星期后,大多数胚胎人的尾巴完全消失了。科学家在2008年在《期刊自然。
之后,这些丢失的尾巴中唯一的残留物是形成尾骨或尾骨的三到四个椎骨。
有时,人类的婴儿天生有尾巴,尽管这异常罕见。根据2012年发表在2012年的一项研究印度小儿外科医师协会杂志。皮肤覆盖的伪尾部含有肌肉,神经,血管和结缔组织,但缺乏骨骼和软骨,并且不像真实的尾巴那样连接到脊髓。
但是人类是如何变成少女的呢?为了Bo Xia他以前是纽约大学的研究生,现在是Broad Institute的首席调查员,他在一封电子邮件中告诉Live Science,这是一个难题。 Xia正在研究人类发展,疾病和进化。他还是一项研究的主要作者,该研究确定了人类如何失去尾巴的遗传“吸烟枪”。
这些发现首次于2021年在预印服务器上发布生物后来在日记中发行自然,2024年2月。
夏说:“当我小时候,我想知道这一点,看到几乎各种动物都有尾巴,但不是我。”在最近发生的尾骨受伤之后,夏决定更仔细地研究问题的席位,以了解进化如何剥夺了人类和尾巴的尾巴。
最早已知的人类和猿类祖先是一个灵长类的属,称为Proconsul在中新世时期(2300万至530万年前)生活在非洲,没有尾椎骨的迹象,这是尾巴中发现的骨头。但是,人们认为尾巴的损失甚至是早些时候:大约2500万年前,当时人类和猿类的人类谱系与旧世界猴子不同时,Xia和他的合着者在研究中写道。
他们比较了来自六种类型类和九种猴子的遗传数据,寻找可能与尾巴的存在或不存在有关的差异。一个可能的候选人出现在一小段脱氧核糖核酸称为ALU元素 - 一种可以从基因组中的一个位置跳到另一个位置并影响蛋白质产生的DNA - 藏在调节尾部发育的基因TBX中。该突变存在于猿类和人类的基因组中,但不存在于猴子的基因组中。
然后,研究人员使用基因编辑技术CRISPR复制这个突变在小鼠的tbxt基因中;转基因的动物的尾巴长度从正常到没有尾巴变化。虽然突变确实影响了他们的尾巴,但它不是开/关开关。这告诉科学家,灵长类动物中的其他基因也参与了我们的全部嘲讽。
但是,这种突变的外观“可能是破坏尾巴生产的关键事件”,研究高级合着者Itai Yanai,NYU Langone Health的应用生物信息学实验室的科学总监,告诉科学。
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研究人员报道,猿猴和早期人类可能从失去尾巴中受益,因为它帮助他们过渡到两足步行,这一进化发展与无尾巴相吻合。
但是,使尾巴保持其他方式受益的灵长类动物,因为这些附件执行了各种有用的功能。Michelle Bezanson,加利福尼亚州圣克拉拉大学艺术与科学学院人类学教授。贝赞森(Bezanson)的研究涵盖了灵长类动物的行为和运动,他没有参与这项新研究。
她在一封电子邮件中告诉Live Science:“在跳跃过程中可以扩展尾巴,并有助于使身体通过空中和登陆做准备。”她补充说:“它们在移动,觅食甚至睡觉时有助于平衡/稳定”。
灵长类动物的尾巴有时也可以用作工具。例如,白头卷卷子(Cebus capucinus)Bezanson说,用他们的尾巴“将水倒入树洞中,然后从皮毛中喝水,几乎像海绵一样。”灵长类动物也可能会依sills作为枕头,在他们的社交行为中挤在他们的尾巴上,甚至在社交行为期间使用它们。
贝赞森说:“我最喜欢观察的事情之一是,当一只年轻的猴子使用其预先限制的尾巴抓住母亲的身体或尾巴时。”猴子在游戏过程中也可能会拉紧彼此的尾巴,而南美的蒂蒂猴子也可能在Callicebus属属与他们的伴侣交织在一起,以表现出感情,现场科学先前报道。
有了这些尾巴任务的各种可能性,这几乎足以使人类的感觉像是他们错过了。人们有一天有可能再次有尾巴吗?夏说,不幸的是,我们很久以前就失去了尾巴,以至于重新恢复它们可能超出了我们的掌握。尾巴损失发生在大约2500万年前,早在我们的物种之前就发生智人,走过地球。在随后的数百万年中,我们血统中的尾巴发展遗传剧本已经停止运作,而尾巴发展所需的所有作品已经丢失了很久。
夏说:“即使我们纠正了在手稿中发现的特定基因突变,我们仍然可能无法重新开发这种结构。”
编者注:这个故事于2024年2月28日更新了,以指出Xia的隶属关系变化,并且他的团队的研究已在自然界发表。这个故事最初发表于2021年11月15日。