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人类的鼻子形状 为什么会生得如此的不同?

2017-03-28 00:02:30 来源: 网易科学人
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进化是个漫长的过程,不同人群和家族鼻子形状的塑造可能用了上万年的时间。因此,短期内十几代人的迁徙,也不会改变鼻子的形状。因为这个时间太短。

出品 | 王真 网易科学人栏目组

19世纪末时,英国人类学家和解剖学家亚瑟·汤姆森(Arthur Thomson)曾经假设:祖先生活在寒冷、干旱气候下的人,可能生长又长又细的鼻子。而祖先生活在温暖潮湿环境下的人,往往拥有又短又厚的鼻子。汤姆森的理论认为,与其他进化因素相比,气候可对人类鼻子形状产生更重要影响,因为鼻子的功能就是将温暖潮湿的空气通过鼻子吸入体内。这表明,在气候更冷的地区,鼻腔狭窄的人更有优势。而在温暖潮湿环境中,鼻腔宽大的人感觉更舒服。

温度和湿度决定鼻孔宽度

多年来,科学家们始终在进行各种各样的研究,以验证汤姆森的“鼻子规则”。但是此前的研究多是对人类头骨测量得出的结论,而最新研究则是针对活人鼻子形状本身进行研究。美国宾夕法尼亚州立大学的研究人员证实,汤姆森的假设很有可能是正确的。他们得出结论认为,鼻子的大小和形状演变,至少在某种程度上,受到当地气候环境的影响。

研究项目领导者扎伊迪(Arslan Zaidi)说:“我们主要对人类之间的差异感兴趣,为何我们看起来都与他人不同?为何男性和女性差别如此之大?为何不同地区的人会有不同的性征?我们重点研究人们的鼻子,因为有很多迹象表明,它可能是随着气候变化而演变的。

很早以前,人们就认为不同地区的人的鼻子形状存在差异可能是自然选择的结果,以应对不同的气候条件。”

这项研究非常重要,因为研究人类进化与适应性对人类健康有重要意义。举例来说,北欧地区的人由于皮肤较暗,当他们接近赤道时,被晒伤或患皮肤癌的危险就会增加。与之类似,在高纬度地区生活的人,也容易出现维他命D缺少的危险。

扎伊迪说:“这些危险都是人类进化历史的直接结果。暗色皮肤可保护我们免受更多紫外线辐射,而浅色皮肤让我们能更多吸收紫外线,以便于我们能够合成更多维他命D。如果鼻子形状的演变的确受到气候影响,那么搬到不同气候的地区会增加我们患呼吸系统疾病的风险吗?目前还不清楚,需要进一步研究。”

来自美国、爱尔兰以及比利时的研究人员表示,他们通过使用3D面部成像设备对南亚、东亚、西非以及北欧等地476名志愿者的鼻子形状进行测量,包括鼻孔宽度、鼻孔之见距离、鼻子高度、鼻梁长度、鼻突、鼻子外部区域以及鼻孔区域,以找出鼻子形状之间的差异。

研究人员主要研究两个问题:

1.与遗传漂变(genetic drift)相比,人类鼻子形状的某些方面更容易发生变化吗?

2.如果事实如此,这种变化可通过气候因素解释吗?扎伊迪说:“换言之,如果2个种群被隔离了很长时间,我们认为他们的鼻子形状会因为遗传漂变而发生改变吗?

结果显示,上述7个与鼻子有关的性状特征中,只有2个受到遗传漂变的随机影响,也就是随着时间推移,遗传物质发生改变。”研究人员表示,这表明多数性状的变化受自然选择的影响,而非遗传漂变。

适者生存

通过对西非和欧洲志愿者的数据进一步分析,证实鼻子的形状有很强的遗传性。但研究人员希望看看,鼻子形状与气候之间是否存在紧密联系。为此,研究人员共检查了来自西非、东亚、北欧或南亚的140名女性志愿者,他们的父母也住在相同地区。每个志愿者父母的出生地用于代表每个女性的温度和湿度价值,可大致反映出他们最近的祖先所经历的气候。

研究称鼻子形状是自然选择的结果 为应对不同气候而生
图注:蓝色框代表窄鼻孔等位基因,而红色框代表宽鼻孔等位基因,中间颜色代表中间表性。

这个颜色表代表温度和湿度的气候变化,显示窄鼻孔的人更适合凉爽干燥的气候,而宽鼻孔的人更喜欢炎热潮湿气候。

结果显示,鼻孔宽窄与温度和绝对湿度有关,也证明自然选择在人类鼻子演变过程中发挥了重要作用。在自然选择过程中,往往能够适应环境的个体能够生存下来,并将他们的性征传给后代。而那些不使用环境的个体通常会灭绝。

研究人员发现,祖先住在温暖潮湿环境中的志愿者,鼻孔比那些祖先生活在凉爽干燥气候中的人更宽。

这可能是因为更窄的鼻腔有助于增加空气中的水分含量,并保持鼻子温暖,这对生活在更高纬度地区的人特别有用。寒冷而干燥的空气对人体内部器官不太好。

为此,没有所谓的好或更好的鼻子形状,这些都是我们祖先适应不同环境而进化出来的特征。

这项研究并未排除其他非气候因素的影响,尤其不同地区的人可能或多或少地将特定性状与吸引力联系起来,这意味着性选择也可能是鼻子形状形成的原因之一。在理解疾病风险中,将人类适应性纳入其中非常重要。

随着人类日益成为全球化社区,当我们前往世界各地时,我们总会遇到自己无法适应的环境。前往不同气候的地方居住可能增加患呼吸系统疾病的危险。当然,出于各种各样的原因考虑,比如现代医学发展以及当前气候条件与过去已经不同,这种可能性依然很小。

美国布法罗大学教授Noreen von Cramon-Taubadel的一项研究认为,气候压力可能并非鼻子适应性变化的全部原因。尽管鼻腔宽度可能是自然选择的结果,但还不清楚是否是由气候变化所驱使。他表示,当北欧人被从分析中消除时,气候变化与鼻子形状之间的联系也变得不再明显。

这项研究只集中于鼻子的外部特征,在涉及到调节空气的功能时,鼻子的内部结构也非常重要。Noreen表示:“这项研究揭示了鼻子外部形状的演变,但它没有涉及到鼻子解剖方面,那对理解气候适应性可能更为重要。”还需要对发现结果进一步研究,以找到气候与鼻子形状之间的更多联系,包括对更多志愿者进行类似研究,如北美土著人和因纽特人,并找出导致鼻子形状差异的基因。

Noreen还称:“进化是个漫长的过程。即使鼻子形状是在过去适应当地气候过程中形成的,那可能也用了成千上万年。为此,我(我是巴基斯坦人)的第18代曾孙很可能依然拥有宽大的鼻子,即使他们继续生活在更冷的气候中,只要他们坚持与南亚人通婚。”

与不同人群的差异性相比,人类之间似乎越来越相似,无论是基因方面还是表型特征方面。这也是他们研究中的重要发现,事实上不同种族之间人类的大多数性征差异并不明显。

皮肤颜色与鼻子宽度等形状方面的差异比较明显,这是因为它们都是暴露在环境中的外部特征,比人类其他多数性征演变速度更快。它们可以被看做规则之外的东西,这也提醒我们,人类经常关注差异而忽略相似性。

王真 本文来源:网易科学人 责任编辑:王真_NT5228
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