大多数人只知道关于阑尾的两件事:你不需要它——而如果它破裂了,你需要立刻进行手术。
这种基本说法至少可以追溯到查尔斯·达尔文,这位提出自然选择理论的英国博物学家。在《人类的由来》中,他将阑尾描述为一个“遗迹”——来自食草祖先的遗留物,那些祖先拥有更大的消化器官。在一个多世纪里,这种解释塑造了教科书和常规医学认知。
但阑尾的进化故事其实要复杂得多。
我们与同事Helene M. Hartman(一名准备投身医疗健康事业的学生)一起,结合我们在行为生态学、生物学和历史学方面的专长,回顾了关于阑尾的科学文献,原本期待得到一个简单的答案。
结果却发现,这是一个进化一再重塑的器官,比大多数人想象的有趣得多。
阑尾是如何进化的?
阑尾是从大肠第一部分分支出来的一个小囊。其形状和结构在物种间差异很大——这表明进化可能不止一次地对其进行过调整。
有些物种,包括某些灵长类动物(如人类和类人猿),拥有长而圆柱形的阑尾。在其他物种中,包括几种有袋类动物(如袋熊和考拉),阑尾更短或呈漏斗形。还有一些物种,包括某些啮齿类和兔类,有不同比例或分支结构。这种结构多样性表明,进化在不同的生态条件下对该器官进行了改造。
这一推测得到了进化分析的支持。比较研究表明,类似阑尾的结构在至少三个不同的哺乳动物谱系中独立进化——有袋类、灵长类和啮齿兔形类(包括啮齿类和兔类)。一项更广泛的进化调查发现,阑尾在361种哺乳动物中至少独立进化了32次。
当一个性状反复且独立地进化时,生物学家称之为趋同进化。趋同并不意味该结构不可或缺。但它确实表明,在特定的环境条件下,拥有该结构提供了足够稳定的优势,使得进化一次又一次地青睐它。
换句话说,阑尾不太可能是一个无用的进化意外。
阑尾有什么功能?
阑尾支持免疫系统。它含有肠道相关淋巴组织——嵌入肠壁的免疫细胞,帮助监测肠道微生物活动。在生命早期,这些组织让发育中的免疫细胞接触肠道微生物,帮助身体学会区分无害共生菌和有害病原体。
阑尾在童年和青春期(免疫系统仍在成熟时期)含有特别丰富的淋巴滤泡结构。这些免疫成分参与黏膜免疫,帮助调节肠道内壁及其他黏膜表面上的微生物种群。淋巴滤泡产生抗体(如免疫球蛋白A)以中和病原体。
研究人员还提出,阑尾充当微生物“避难所”。有人提出,生物膜(薄而有结构的细菌群落)覆盖在阑尾内壁。在严重胃肠道感染期间,当大量肠道微生物组被冲刷出结肠时,隐藏在生物膜内的有益细菌可能存活下来,并在之后帮助重新填充肠道。这些有益微生物帮助消化、与病原体竞争,并以减少炎症和促进恢复的方式与免疫系统相互作用。
这些假说促使我们的团队探索一个问题:如果阑尾有助于维持微生物稳定性,那么切除它会不会微妙地影响繁殖适应度?
早期的临床担忧认为,阑尾炎或阑尾切除术可能通过引起输卵管炎症和瘢痕(称为输卵管粘连)而损害生育能力。这种瘢痕可能物理性地阻碍卵子通过输卵管到达子宫。但多项大型研究后来发现,阑尾切除术后生育能力并未下降——在某些情况下,研究人员发现怀孕率略有增加。
阑尾似乎具有多种功能,包括免疫和微生物功能。然而,影响生育能力似乎并不是其中之一。
进化意义与现代生活
尽管阑尾有着有趣的过去——进化不断重塑它——但它在现代的重要性充其量也只是中等。达尔文低估了该器官的历史,但他的直觉在医学当下并不算错:人类生物学中有些部分在人类进化的环境中比在今天的生活中更重要。
早期人类生活在卫生条件差、社会接触紧密的环境中——这是导致腹泻的病原体爆发的理想条件。一个能在感染后迅速恢复肠道微生物组的阑尾可以显著提高生存率。但在过去一个世纪里,清洁水、改善的卫生条件和抗生素已大幅减少了高收入国家因腹泻导致的死亡。
结果,曾经有利于阑尾的进化压力已基本消失。与此同时,保留阑尾的医疗风险——最明显的是阑尾炎——仍然存在。现代外科通常通过切除来治疗感染的阑尾。一个曾经是全球进化优势的结构,如今更多是一种医疗负担。
这种过去适应与当前环境之间的不匹配,体现了进化医学的一个核心原则:进化优化的是在祖先环境中生存和繁殖的能力,而不是在现代世界中的健康、舒适或长寿。
进化在种群层面经过数代运作,青睐那些能提高平均繁殖成功率的性状,即使这些性状有时会伤害个体。医学则反过来——帮助个体在当今世界茁壮成长,而非在过去的时代中生存。
阑尾不是宜家家居附带的“以备不时之需”的备用零件,但它在今天也不是必不可少的。人类生物学中有许多曾经有益、现在却变得边缘的性状——理解这些性状可以让医学做出更好的现代决策。
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