三、人体器官是地球生命进化结果，不是上帝一次造就
１． 通向人的生物进化及如何发现这些进化
虽然探索生命的起源是现代科学三大之谜之一，但是现代考古学与分子生物学的技术手段和最新成果，已经能够陆续解开生命进化的历史。⑦ 我们现在生活的地球是一个多样化的生物世界，它已经经过４０亿年的进化，共同的祖先早已分化，变得非常多样化了。结果，地球上有了细菌和蓝藻这样的原核生物，有了古细菌，有了动物、植物和菌类等真核生物，而这其中的每一类，又拥有许许多多的物种。科学家认为，进化是从类别的低级形式到高级形式进行的：先有了原核生物，再有了真核生物；然后，在动物界中，从软体动物到两栖动物，从无脊椎动物到脊椎动物，从卵生动物到哺乳动物，等等，不断地从简单形式到复杂形式地进化。人就是从哺乳动物纲的灵长目———猴子进化来的。
人是目前物种进化的顶端产物。人类作为生命进化的结果，自然会保留生命进化的信息。人体本身也携带有关于进化历史的信息我们的那一点“尾骨”，就是猴子尾巴的痕迹。从某种意义上说，“我们的身体就隐藏着地球生命的进化史”。
这可以从人体器官的起源和进化窥见。因为它们是以无数生物的灭绝为代价，结构在“进化过程中不断修修改改”，最后才变成了今天这种样子，例如令人惊叹不已、精巧而又复杂的“眼”，能够吸收空气中氧气的“肺”，还有能够将各种食物分解为分子而加以吸收的“肠”，它们的结构皆精巧之至。
生命进化是一个在长年累月中一点一点积累的极其缓慢的过程，自然无法在实验室里将其再现。以人类器官的起源与演化的探索为例，现在的途径方法有两种：
一种是寻找化石———早先死去的生物在偶然情况下得以保存在堆积物中的残骸。这是我们可以收集到的进化的主要线索。
另一种只能通过与“活化石”———现存生物进行比较来寻找进化线索。因为以化石形式保存过去生物残骸的数量是非常少的，像骨骼和牙齿这样组织坚硬的器官虽然可以转化为石质的化石而保留下来，然而像内脏那样的软组织，一般不能以化石形式保留下来。某些现存生物的形态同它们遥远的过去区别不太大，可以说就是“活化石”，其身体携带有宝贵的进化信息。
再一个就是比较各种不同生物的发生过程，从胚胎发育看人的进化。不同脊椎动物的胚胎（受精卵发育为个体的阶段）在初期都十分相似，比较各种不同生物的发生过程（从受精卵发育生长至成体的过程），也能寻找到进化的线索。人的胚胎（胎儿）在初期阶段也有类似鳃的结构，就像看到了人类遥远祖先的形态。受精卵发育为个体的过程叫做“个体发生”。个体发生过程虽然不可能完全再现进化过程，但是能窥见大致的进化过程。因此，研究个体发生可以获得进化的线索。
２． 人体器官从何而来⑧（肠，口，脊骨，牙齿，耳，鼻，肺、心脏、骨骼、脑、喉）
人体的各个器官有各自的起源和历史。起源早晚不同的各个器官组合到一起形成了人体。
肠的起源和进化
起源最早的古老器官———肠。现存的水螅就是它最原始的形态。水螅属于腔肠动物，是一种结构十分简单的水生生物。它的身体是一个长约５毫米的圆筒，顶端有口和几根触须，可以说“它的整个身子就是肠道”。肠能够分泌出消化酶，分解进入肠道的食物；如果进入了有害物质，则能够将它们排出。这是因为肠的“感觉细胞”在起作用。感觉细胞的上端有许多毛状突起，可以辨别食物的成分，并向周围分泌出信号物质。具有感觉细胞的肠系统并不是脊椎动物特有的器官，在属于无脊椎动物的昆虫乃至比昆虫更古老的水螅身上都可以看到。脊椎动物和昆虫在很早的时候就分道扬镳各自进化，但脊椎动物的肠和昆虫的肠则有相同的起源，二者“同源”。可以认为，脊椎动物和昆虫的肠都是由水螅类生物的肠进化而来。
我们的祖先在登上陆地以后，就有了贮存和排泄粪便的需要，于是就出现了大肠。这时，除了像水螅一样的原始肠，还进化出许多其他器官，如肝脏、胰腺、胃等，共同形成了消化系统。可以说肠是后来消化系统其他器官的起源。肠中贮存营养成分的那些细胞分离出来就成为原始肝脏。在进化到无颌类动物时，分泌出激素来调节血液中糖分的那些细胞再与肠分离，就成为后来的胰腺。当再进化出有颌类时，本来是临时贮存食物的肠的前部分膨大起来，变成了胃。
脑疑似由肠而来。在水螅的肠里还长有一种接收到来自感觉细胞的信息以后向周围组织传输指令的神经细胞。有一种水螅，在它的肠的入口处，也就是在它的口部周围，密密地聚集了一圈神经细胞。日本新舄大学名誉教授、显微解剖学家藤田恒夫博士根据这一事实提出一种假说：聚集在肠入口处的那些神经细胞也许就是脊椎动物的脑和昆虫的脑的原型，可以认为脑也是由肠而来。
口的起源和进化
口和肛门本是同一个器官。如果只谈动物的话，它必须要有一个摄取食物的“入孔”。如此说来，“口”与肠一样，也应该是一个十分古老的器官。同属于腔肠动物的水螅和水母等生物只有一个孔穴，兼有口和肛门的作用。摄取食物和排泄废物都是由这同一个孔穴进出。我们最早的祖先也应该是口和肛门是同一孔穴的。那以后，原始肠在身体的另一端再开一个孔穴，才有了可以区分出口和肛门的两个孔穴，“各司其职”，食物在身体内才得以沿着一个方向移动。
脊椎动物的发育过程就隐藏着揭开进化过程的线索。当脊椎动物还只是一个球状的胚胎（由受精卵发育成个体）时，它的一部分表面逐渐向内下陷，就像是要钻进去一样。这就是肛门的原型（原口）。随着陷入得越来越深，在身体内部形成了空洞（原肠）。以后，在空洞的另一端再开出的一个孔穴，那才是口的原型。可以认为，进化过程就与这个发生过程相同。
哺乳动物获得了“能够咀嚼的口”。哺乳动物的口是一个很有特点的器官，能够咀嚼食物。两栖类动物和许多爬行类动物，它们的鼻穴与相当于我们口腔的上颌部分是连通的。它们在口内塞有食物时便不能呼吸，基本上只能将食物整个吞下。哺乳动物在进化中长出了一个“二次口盖”（软腭），能够将口腔和鼻腔隔断，口内有食物也不影响呼吸。因此，哺乳动物能够咀嚼食物，消化效率自然更高。不过，在那以后向人类进化的过程中，咀嚼功能反而有所退化。如果从侧面看人和大猩猩的头，可以看出人的颌部要短得多。人吃食物可以使用工具加工，也可以用火预先烹制，那其实相当于先行在体外消化。也就是说，人类已经不需具备很强的咀嚼能力。相对于其他哺乳动物向前凸出的颌部，人类的颌部比较扁，如此进化的原因就在于此。
脊骨的起源和进化
人类属于脊椎动物，有一条脊骨。脊骨的原型是在寒武纪生物大爆发时期出现的叫做“蛞蝓”的生物内，沿着身体轴线的一根有弹性的棒状组织———“脊索”。脊椎动物在其发生阶段也有脊索，那以后，才在脊索的周围逐渐长出脊骨。据认为，具有脊索的蛞蝓就是接近于脊椎动物最早祖先的一种生物。
我们知道，一直在水中生活的鱼类的脊骨基本上是笔直的。然而，在两栖类动物爬上陆地以后，在重力的影响下，大致在脊骨的中间部位出现了弯曲。脊骨变成了弧形，有利于承受吊在下方的内脏的重量。而且，在早期两栖动物脊骨前端的头部距地面较近。随着进一步的进化，后来的两栖类动物头部附近的脊骨渐渐上翘，能够将头向上支起，使头部离开地面处在较高的位置。脊骨的这两处弯折也传给了后来的哺乳类动物。进化出人类后，人类祖先的脊骨又在腰部增加了一处弯折。这样，人类的脊骨，自头部向下先是弧形，到了腰部则反方向弯折，能够使上半身的重量垂直向下直达双脚。人体能够稳稳地直立，就是因为脊骨在腰部有一个弯折。这就是进化的奥秘。
牙齿的起源和进化
牙齿原来生长在身体的表面。见过鲨鱼或鲨鱼标本的人都知道鲨鱼皮非常粗糙，上面长有许多棘刺一样的东西。那些棘刺的正式名称叫做“盾鳞”。切开来检查，外面一层是牙釉质，其内包裹着牙本质，同人的牙齿结构完全一样。
同样，有几种生长在古生代的属于无颌类花鳞鱼目的鱼类，从它们留下的化石看，体表排列着好些叫做“小齿”的东西。那些小齿也覆盖着一层牙釉质，有力地支持了我们的牙齿起源于无颌类的小齿的假说。正是鱼口周围的那些小齿，在后来的进化中变成了我们的牙齿。鲨鱼皮上的盾鳞也应该是起源于无颌类的小齿。如此说来，我们的牙齿和鲨鱼的盾鳞有着同一个起源。
两栖类和爬行类动物的牙齿，每一颗都是圆锥形，极少变化。但是，到了哺乳动物的祖先盘龙类，牙齿的形状多了起来。在一种背上长着帆的被称为异齿龙（盘龙类）的化石上，已经有了很大的犬齿。那以后，哺乳动物又有了撕咬食物的犬齿和切齿（人的门牙）以及磨碎食物的臼齿等形状不同的牙齿。动物的种类不同，也会有不同的牙齿。
另一方面，同大猩猩这些类人猿相比，人类的犬齿很不发达。牙齿的排列，类人猿为Ｕ字形，而人类，随着嘴向后收，则为弧形。与类人猿的第三大臼齿对应的人的牙齿，一直要持续长到老死。这最能说明人类的咀嚼能力已经退化了。
耳的起源和进化
人耳是一种赋予我们听觉和平衡感觉的器官。管听觉的是“耳蜗”，管平衡感觉的是“半规管”和“前庭”，它们都隐藏在耳的深处叫做“内耳”的地方。
关于耳的起源现在尚不十分清楚，不过有一种假说认为，耳应该是起源于现存鱼类身上可以看到的那种叫做“侧线”的感觉器官。
在许多鱼类的体侧可以看到一根或多根前后连贯的黑线，那就是侧线。沿着侧线覆盖的鳞片上均开有一个小孔，小孔内有毛，那就是感觉细胞（毛细胞）。进入小孔的水晃动这种毛细胞的纤毛，侧线就会感受到水流和水压的变化，就能够使鱼类感知水中的声音。侧线对于鱼类发现猎物的藏身地点和保持稳定游动起到了很大的作用。
人的内耳也有毛细胞。我们听到声音，就是因为声波（空气振动）晃动淋巴液（充满组织之间的液体），被毛细胞感受到了。至于对平衡的感觉，也是因为毛细胞感受到了人体运动所引起的淋巴液流动。有一种观点认为，早期脊椎动物位于头部的侧线随着进化而隐藏于体内，就变成了内耳。这就是内耳的侧线起源假说。
鼓膜和内耳之间靠“听骨链”连接，它们的起源也非常有意思。听骨链是将空气的振动高效率地传导至填满内耳的淋巴液的三块小骨头。据认为，听骨链在爬行动物（盘龙类和兽弓类）身上其实是它们上下颌的关节骨。组成上下颌的许多块骨头中，有的在后来的进化中停止使用，改作了其他用途。听骨链的３块小骨起源于太古时代无颌类的鳃骨。靠近嘴的鳃骨后来进化成颌骨。两栖类和爬行类的下颌骨由多块骨头组成，哺乳类的下颌骨则只有一块，其余的骨头变成了耳小骨。
鼻的起源和进化
用鳃呼吸的鱼类的鼻子仅仅用来感觉气味，而不用作呼吸。因此，鱼类在颜面的每一侧有两个鼻孔，一共是四个鼻孔。水从“前鼻孔”入，从“后鼻孔”出。鱼类的鼻子不过就是两端都有开孔的一根管子，感觉气味的那些细胞就长在管子内。当处在澳洲肺鱼阶段时，用肺呼吸的鱼类的鼻孔与口的上膛是贯通的，那已经为鼻子用作呼吸器作好了准备。但是，原来有四个鼻孔，那另两个鼻孔在进化过程中移动到了眼睛的位置。我们祖先的鼻管进化为现在的鼻泪管，在流泪厉害的时候，眼泪淌进了鼻腔，作为鼻水从鼻孔流出来。
在哺乳动物的祖先刚出现的时候，当时在陆地上占据统治地位的动物是各种各样的恐龙。那时候，样子像老鼠的哺乳动物的小型祖先为了躲避恐龙不得不只在夜间活动，因此嗅觉一定特别发达。但是，待到出现了白天在树上生活的真猿类（比如短尾猴），视觉变得重要起来，而嗅觉则慢慢退化了。沿着这条路径进化下来，就是人类的出现。一般说来，哺乳动物的鼻子都比较大，向前凸出。不过，人类随着咀嚼能力的退化，脸的下部后缩，鼻子就显得特别凸出。这样，高鼻子就成了人类的一个特征。
肺的起源和进化
脊椎动物向陆地进发必不可少的一个器官就是肺。实际上，原始的肺是从肠（原始肠）的前端部分膨大成袋囊而来。我们在澳洲肺鱼身上就可以看到那种接近于原始肺的肺。肺鱼虽然是用鳃呼吸的鱼类，但是它们也能够用肺呼吸。在干旱季节，它们就是那样进行夏眠。在干旱季节水流停止以后，水中的氧气突然减少，生活在如此恶劣环境中的淡水鱼为了摄取空气中的氧气，就适应这种环境长出了原始的肺。获得了原始肺的鱼类从恶劣的环境重新回到深海，会把原始的肺当作鳔使用。如此说来，人类的肺与鱼鳔在进化上也是有关系的。
后来，进化到哺乳动物时，在肺的下方又出现了横隔膜，那是一片肌肉膜。人类的这片横隔膜能够上下移动，使胸腔的体积变大或变小，从而让肺吸入空气或排出废气。
心脏源自肺，但改变了功能
在鱼类阶段，心脏仅通向鳃以输送氧气。自肺诞生以后，心脏就变成了两用泵：既从全身把缺乏氧气的血液（静脉血）输送到肺，也从肺把吸收了氧气的血液（动脉血）输送到全身。鱼类心脏有“１个心房和１个心室”，共２个空间；到两栖类，有“２个心房１个心室”，共３个空间。到了哺乳类，则有了彼此分隔开来的两个心室，成为“２个心房２个心室”，静脉血和动脉血被分开来输送。
两足直立行走与骨骼的进化
人之所以成为人，关键性进化就是人类开始用两足直立行走。日本国立科学博物馆的人类研究部长马场悠男博士说，“人类的进化是两足直立行走在先，然后才是犬齿退化和脑越来越发达等其他进化。”
能够直立行走的动物，除了人类，还有灵长类动物。不过，两者的骨骼在许多方面都有所不同，关键在于脊骨的变化。仅以髋骨为例（盆骨），人的髋骨纵向变短，横向变宽，并内陷成为盆状。这种形状的骨盆有利于托住上面沉重的内脏。
人类膝关节的“锁定机构”对于直立行走也非常重要。股骨（大腿骨）和胫骨（小腿骨）在膝关节的接触部分，当腿伸直时，接触面积最大。人类无法凭借肌肉的力量保持双腿伸直长时间站立，能够这样，靠的是膝关节的特殊结构。
股骨向内侧倾斜，也是人类的一个特征。股骨内倾，能够使膝部以下的小腿接近人体的中垂线。这样，人的两脚的触地点相距较近，走起路来容易保持稳定。黑猩猩的股骨不向内倾斜，两脚触地点相距较远，它们走起路来就要左右摇晃，很不稳当。
总之，人的骨骼为了适宜直立行走，到处都可以看到适应性的进化。
脑的发展
有时候在一个器官上也能够看到历史长的和历史短的不同部分。脑就是这样的器官。脑内具有我们最古老的祖先鱼类遗留下来的部分，也有后来进化新增加的部分。
大脑表面那一层灰白色的物质叫做“大脑皮质”。这个皮质，从进化先后看，就有“古皮质”、“旧皮质”和“新皮质”的区别。大脑内侧被称作“大脑边缘系统”的部分就是旧皮质，那是管本能和情感的中枢。在哺乳动物之后才急速形成的部分，就是新皮质，集中了大脑的高级功能。人的精神活动都由新皮质（特别是其中的额前区）负责。仅大脑这一个器官，就反映了进化的悠久历史。
白天活动的真猿类开始有了认知，同其他灵长类比较起来，人类大脑的“额前区”特别发达。所谓额前区，是指大脑的紧靠前额的一块区域。额前区承担着大脑的高级功能，也可以说是产生认知的区域。额前区非常重要的记忆功能是思考的基础，是进行高级认知不可缺少的一种功能。
我们祖先的进化路线是从原猿（狐猴）到真猿（短尾猿），到类人猿，再到人。在原猿的森婴阶段，就没有这个负责记忆和处理空间信息的第４６区。我们可以用实验来证明这一点。先让森婴看到它喜欢吃的食物，然后当着它的面隐藏起来，结果森婴总是很难找到。这说明森婴大脑中还没有作为思想物质基础的临时记忆和处理信息的部分。但是，属于真猿的猕猴（短尾猴等）却已经有了第４６区。在真猿身上已经有了类似于人类认知的那种初步能力。“大约在３０００万～４０００万年前，白天活动的具有社会性的真猿类动物出现了，那以后，脑进化的速度就加快了。”
人类的祖先在站立行走以后，大脑立即就有了巨大的变化。然而，要到距今约２４０万年前出现了使用石器的能人（一种原始人）之后，大脑才开始急速变化，越来越发达。大脑最为显著的变化是额前区。人类的额前区特别发达。大脑皮质下额前区所占的比例，对于猕猴是１２％，而人达到了３０％。
那么，人类祖先的大脑为什么会一下子变发达了呢？比如说，在共同狩猎的活动中，同伴之间需要交流，那就非得要有发达的大脑不可。关于大脑在为适应生存环境的劳动中如何发展，与狩猎、采集和日常生活使用的工具制造及语言创造的关系，在下面进行讨论。
喉的进化
从“吠声”到说话，关键在人喉的特殊结构。直立行走使人类具有了独特的咽喉结构。其实，除了大脑，人类的那些同发声有关的器官也与其他哺乳类和灵长类动物明显不同，具有独自的特征。气管上方有一根可以流过空气的管道，叫做“喉”，俗称“喉头”。喉头前端与“咽”也就是俗称的“咽头”（鼻腔和食道之间的管子）相连。喉管的中部有一片有裂缝的隔膜，叫做“声带”。气流通过裂缝使声带振动，便发出声音。在人发声时，声音通过口腔，舌、唇和牙齿的配合使振动气流发生各种变化，于是便发出种种不同的声音。其他哺乳动物，同人相比，喉头前端的位置较高，紧靠鼻腔。声带引起振动的气流会径直从鼻子流出。因此，除了人类，其他哺乳动物虽然也能够发出吠声或吼声，却无法“调制”出有各种变化的声音。
由此可见，人所以能够发出丰富多彩的声音，多亏了喉头比其他哺乳动物的位置要低。那么，人类的喉头位置为什么会下移呢？这是因为人类直立行走，脊骨移到了头部的正下方，再加上咀嚼功能退化而导致牙齿排列靠后，这余下的空间就很少了，喉头的位置就不得不下移。
人能够说话，当然首先要归功于人类具有高度认知能力的大脑。人的大脑皮质有两个管语言的区域，一个是“运动性语言中枢”（布罗卡区），另一个是“感受性语言中枢”（沃尼克区）。如果布罗卡区受到损害，即使头脑已经想到了要说什么也说不出来；如果沃尼克区受到损害，听到别人讲话，却无法理解。根据对化石的研究，人类的祖先———直立人的大脑中已经有了相当于语言中枢的那种结构。不过，直立人的大脑有了那种类似于现代人语言中枢的结构是否就能够说话，还不能肯定。关于语言是如何在人类中发展起来的在下面会讨论。
３． 人体进化之谜（眼睛，皮毛）
关于人体的进化还存在着许多没有解开的谜团。
在人体器官中，结构最为奇妙的莫过于眼睛。建立进化论的查尔斯·达尔文在他的《物种起源》一书中，用自然选择引起一点一点变化的进化观点来解释眼睛这种复杂器官的形成就遇到了困难。
脊椎动物的眼睛经过了哪些进化阶段才变成今天这种样子，现在还不清楚。在进化的历史中，完整的眼睛就像是突然一下子冒了出来。比较现存软体动物的各个物种，可以知道他们的眼睛处在进化的哪一个阶段。软体动物先是排列在体表的感光细胞群向内塌陷变成原始眼，以后再在凹坑内形成球状眼，最后，才在那里形成晶状体。待到角膜等组织也出现时，就是我们在乌贼身上看到的那种“结构完整的眼”。按理说，脊椎动物也应该经过了与软体动物相同的进化阶段。然而，研究胚胎的发育过程，软体动物的眼，包括视网膜在内的所有结构组织都是由表皮形成的，而脊椎动物的视网膜，却是由接近体表的一部分脑形成的，二者根本不同。由此看来，解开脊椎动物眼睛的进化之谜尚需要一定的时日。
人为什么全身赤裸无毛？
人属于哺乳动物，而哺乳动物常常被称为“兽”，就是因为哺乳动物通常都披有一身皮毛，那对于御寒和防晒都很有用处。但是，人类却在进化过程不知为什么失去了皮毛，变得一身光滑（仅有一点又细又短的汗毛）。
人的近亲类人猿都有皮毛，唯独人类没有。在哺乳类中，大型生物和水生生物也有无皮毛的。例如大象和犀牛等大型哺乳动物，多数身上都不长毛。这被解释为随着体型增大，单位重量的体表面积减小，身体不容易散热，“脱掉”那层毛，散热会更好些。此外，如海豚和海牛这些生活在水里的哺乳类，也大多没有皮毛。这则可以解释为，皮毛是靠了毛与毛之间空气的隔热作用保暖，在水中，皮毛会失去这种作用。这样，水生哺乳动物自然大多数也不需要皮毛。
然而，人的体型要比犀牛小，而且也不生活在水中，以上解释都说不通。毛这种东西很难变成化石保存下来，因此，我们无法知道皮毛是在什么时候消失的。这是今天还没有解开的一个谜。
（待续）
参考文献
⑦王鸣阳翻译，“生命诞生之谜”，《科学世界》２００７年第４期，第１２～４３页
⑧王鸣阳翻译，人体器官的起源与进化，《科学世界》２００５年第１１期，第２６～５５页
作者简介：孙倩，中国科协副编审
本文责编：申振钰
（《科学与无神论》2008年第2期）
