大多数人只知道关于阑尾的两件事:你不需要它——而且如果它破裂了,你需要赶紧做手术。这个基本说法至少可以追溯到查尔斯·达尔文,这位提出了自然选择理论的英国博物学家。在《人类的由来》一书中,他将阑尾描述为一种退化器官:是从食草祖先那里遗留下来的部分,那些祖先拥有更大的消化器官。在一个多世纪的时间里,这种解释塑造了教科书和日常医学常识。
但阑尾的进化故事实际上要复杂得多。
我们与同事海伦·M·哈特曼(一位准备从事医疗保健行业的学生)一起,结合各自在行为生态学、生物学和历史学方面的专长,回顾了关于阑尾的科学文献,期望得到一个简单的答案。然而,我们发现了一个进化不断重新塑造的器官,它比大多数人想象的更有趣。
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。它的形状和结构在不同物种间差异很大——这暗示进化可能不止一次地对其进行过改造。某些物种,包括人类和类人猿等灵长类动物,拥有长而圆柱形的阑尾。而在其他一些物种中,包括袋熊和考拉等有袋类动物,阑尾看起来更短或呈漏斗形。还有一些物种,包括某些啮齿动物和兔子,则拥有不同比例或分支状的结构。这种结构多样性表明,在不同的生态条件下,进化已经对这个器官进行了修改。
这一猜想得到了进化分析的支撑。比较研究表明,阑尾状结构在至少三个不同的哺乳动物谱系中独立进化——有袋类、灵长类和啮齿目/兔形目(包括啮齿动物和兔子)。一项更广泛的进化调查发现,在361种哺乳动物中,阑尾至少独立进化了32次。
当一个特征反复独立出现时,生物学家称之为趋同进化。趋同并不意味着这个结构必不可少。但它确实表明,在某些环境条件下,拥有该结构提供了足够一致的益处,使得进化一次又一次地倾向于它。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,有助于监测肠道中的微生物活动。在生命早期,这种组织将发育中的免疫细胞暴露于肠道微生物,帮助身体学会区分无害的共生菌和有害的病原体。
阑尾在儿童和青少年时期(此时免疫系统仍在成熟)特别富含称为淋巴滤泡的结构。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,阑尾充当着微生物避难所的角色。有人提出,生物膜——薄层的结构化细菌群落——覆盖在阑尾内壁。在严重胃肠道感染期间,当大量肠道微生物从结肠中被冲刷掉时,藏身于这些生物膜中的有益细菌可能存活下来,并在此后帮助重新填充肠道。这些有益微生物有助于消化、与病原体竞争,并以减少炎症、促进恢复的方式与免疫系统相互作用。
这些假设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,那么切除它是否会微妙地影响生殖健康?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。这种瘢痕可能从物理上阻碍卵子向子宫的移动。但此后几项大型研究发现,阑尾切除术后的生育能力并未下降——在某些案例中,研究人员甚至发现怀孕率略有上升。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非其中之一。
进化的重要性和现代生活
尽管阑尾有着有趣的过去——进化不断重塑它,但其现代重要性充其量只是适中的。达尔文低估了该器官的历史,但在医学现状中他的直觉并没有错:人类生物学的某些部分在人类进化环境中的重要性远比在今天的生活中要大。早期人类生活在卫生条件差、社会接触密切的环境中——这是导致腹泻的病原体爆发的完美条件。能够在感染后迅速恢复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,清洁的水、改善的卫生条件和抗生素已经大大降低了高收入国家因腹泻疾病导致的死亡。因此,曾经有利于阑尾的进化压力基本上消失了。与此同时,保留阑尾的医学风险——最显著的是阑尾炎——仍然存在。现代手术通常通过切除阑尾来治疗感染。一个曾经是全球进化优势的结构现在更像是一种医学负担。
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核心原则:进化是为了在祖先环境中优化生存和繁殖,而不是为了在现代环境中的健康、舒适或长寿。进化在数代人的种群层面上运作,倾向于提高平均生殖成功的特征,即使这些特征有时会伤害个体。而医学则相反——它帮助个体在当今世界中茁壮成长,而不是在过去的环境中生存。阑尾不是宜家备用的“以防万一”零件,但它今天也不是必需的。人类生物学有许多曾经有益、如今却边缘化的特征——理解这些特征能让医学做出更好的现代决策。
作者不为任何会从本文中受益的公司或组织工作、咨询、持有股份或获得资金,并且除学术任命外没有披露任何相关关联。
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