人类为何把重要的睾丸暴露体外？科学家：哺乳动物祖先就是如此

包括人类在内的大多数雄性哺乳动物都会把睾丸悬挂在体腔之外，形成下垂的阴囊——但是，将这种重要器官暴露在体外，非常有悖于常理。相反的，只有那些包括大象与蹄兔等在内的非洲兽总目动物才会将睾丸深深地藏在体内。在一项最新的研究中，科学家们通过基因分析发现，大象和其他失去阴囊的哺乳动物与睾丸外露的我们其实有着共同的哺乳动物祖先，而这些最早的哺乳动物就是睾丸外露的，这同时表明，我们可以通过分析现有生物体内残存的变异基因，来推测那些已灭绝的古生物体态特征。这项研究发表于6月28日的《PLOS·生物学》杂志。

图注：大象的睾丸很大，但我们从其体表无法看到。

从道理上讲，似乎很少有动物的睾丸能比强壮的雄象更大了——但如果你想亲眼看看这是否属实，却很难直接从大象的身上找到它们。事实上，大象的睾丸深深地藏在它们的身体内部，另外，海牛、金毛鼹鼠、蹄兔以及多数非洲兽总目下的其他动物都是如此。

现在，研究人员在这些现代物种的基因中发现了一些古老基因的残存迹象，这些基因表明它们的睾丸也曾经下坠外露。这项研究结果表明，第一批非洲兽总目动物的睾丸是外露的，而且，向前追溯至第一批胎盘哺乳动物也是如此，就像今天的人类那样。

“否则，很难解释为什么在睾丸并不外露的物种的基因组中，能够发现这些基因的片段”， 这项研究的通讯作者，德国马克斯·普朗克研究所(Max Planck Institute)的计算生物学家迈克尔·希勒(Michael Hiller)说道。

除了有袋类动物、针鼹和鸭嘴兽之外，其他所有哺乳动物均可算作胎盘哺乳动物。大多数胎盘哺乳动物的体温较高，不利于精子成活。所以，几乎所有的胎盘哺乳动物在发育过程中睾丸位置都会下降，最终它们会停留在下腹部或进一步下坠形成外露的阴囊。

图注：包括人类在内的多数胎盘哺乳动物，睾丸都是下坠外露的。

非洲兽总目在很早的时候就从胎盘哺乳动物的家族中分化出来，它们藏在体内的睾丸一直令学者们非常疑惑：一个重要的问题就是，目前我们还不清楚它们是如何产生有活力的精子的。该分支下的某些动物——比如马岛猬和金毛鼹鼠——体温较低，可以让精子成活；但大象与象鼩等其他动物的体温非常高，理论上足以杀死精子，使其无法生育。

目前，研究人员还不清楚大象等动物是如何保持生育能力的，但在不久前，他们刚刚解开了另一个谜团：最早一批哺乳动物的睾丸应该在身体的什么位置。根据化石记录和对现代物种特征的比较，研究人员认为第一批胎盘哺乳动物应该是长着尖齿，以昆虫为食的小动物——那么，他们的睾丸是在体内还是下坠外露的？是非洲兽总目的动物失去了阴囊，还是其他胎盘哺乳动物在进化中逐步获得了它们？

遗传“化石”

在6月28日发表于《PLOS·生物学》杂志的一项新研究中，研究人员检测出了人类和小鼠睾丸下降所必需的两个基因，从而解决了这个难题。如果非洲兽总目动物从来没有过外露的睾丸，它们的体内就应该完全缺乏这些基因。但恰恰相反，研究人员在所有的非洲兽总目物种中都发现了这些基因的片段，当然，这些动物的这段基因大都是变异的，因此是没有功能的。

图注：蹄兔，非洲兽总目下的一种小动物，同大象一样，其睾丸藏在体内。

希勒表示，基因序列非常复杂，同一种基因很难多次发生独立进化。因此，如果所有胎盘哺乳动物都存在着相同的“睾丸下坠”基因——不管它们自己的睾丸是否真的下坠——就表明它们的共同祖先确实是这样的。

在斯德哥尔摩的瑞典自然历史博物馆工作的古生物学家拉尔斯·沃德林(Lars Werdelin)说：“对我来说，这是个非常重要的研究结果，因为这比非洲兽总目动物发生的任何其他体态进化都有更广泛的影响。”沃德林评审过该论文的早期草稿，但在其他方面并没有参与这项研究。

沃德林表示，有袋类动物也有外挂的睾丸，虽然它们的睾丸看起来与胎盘哺乳动物非常不同。如果胎盘哺乳动物的祖先是睾丸外露的，那么这一性状的出现或许要更早，可能在哺乳动物刚出现时就发生了——这也意味着，人类与袋鼠的外露阴囊可能有着共同的起源。

图注：同人类一样，袋鼠的睾丸也是下坠外露的，澳洲人会把其阴囊制成小件工艺品。

睾丸为什么要外露？

这项研究还表明，有些动物的睾丸下坠基因的缺失不止发生了一次，而是多次——这就产生了一个问题，为什么愿意把睾丸安全地藏在体内的动物如此之少？

图注：科学家们至今尚不清楚，为何哺乳动物的睾丸多挂在体腔外面。

在大象和蹄兔体内，睾丸下坠基因并没有明显的变异，其功能尚未彻底破坏。但有四类非洲兽总目下的动物——海牛，金毛鼹鼠，马岛猬和象鼩——体内该基因的版本各不相同，对于这四类动物中的每一类，这些基因都是以不同的方式被多次破坏的。

此外，这四类动物的睾丸下坠基因似乎已经积累了不同时间的变异。通常，基因在不需要的时候就会开始衰变退化。通过检测它们的退化程度，研究人员最终发现，非洲兽总目的动物是在前后超过5000万年的不同时间中将睾丸进化至身体内部的。

这让人在直觉上很容易认为，那些藏在体内的睾丸是不止一次进化出来的，沃德林说。

“从解剖学上看，把一个如此重要的器官暴露在体腔外面是件很愚蠢的事”，他说，“人们一般会认为，如果睾丸有机会进化到体内，就应该发生这种进化。”

图注：将重要的睾丸暴露在体外，对于人类与其他哺乳动物而言是件很危险的事情。

但这并不能解释为什么几乎有非洲兽总目的动物会把睾丸藏在体内。因为，如果这种进化如此容易发生，为什么在从马到人类的多数哺乳动物中都看不到这种现象呢？

希勒说：“这是一个令人着迷的问题，我实在没有答案。”

加州大学河滨分校(University of California，Riverside)进化生物学家马克·斯普林格(Mark Springer)指出，在这种时间估算方法中，非洲兽总目动物脱离睾丸下坠的时间存在不确定性，他正在与发表这项研究的团队合作另一项目，但没有参与这项研究。但他表示，尽管如此，这些发现证明了研究已变异基因的价值，检测它们可以推测出已经灭绝的生物是什么样子——甚至让我们看到那些因身体过于脆弱而无法变成化石的灭绝生物。

“对我来说，这有点儿像是在基因组中寻找‘化石’”，斯普林格说，“这是一个尝试用已变异基因来追溯历史的绝佳案例。”

图注：通过对现代动物的DNA进行分析，科学家们可以推断出一些已灭绝动物的体貌特征。