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10 让人困扰的骨头:颈肋骨

近几年来,每年定期举办的恐龙博览会受到了很多小朋友的青睐,参观恐龙博览会已经成了暑假里的一个固定项目。有趣的是,恐龙学说日新月异,举办者为了呈现最新的研究成果,每年都会对展出的恐龙骨骼化石或复原模型进行改造。最近有学者针对带羽毛恐龙中一部分种类的归属提出了反论,不知在接下来的展览中,这些标本将会发生怎样的改变。

通过参观博览会我们明白了一件事,有些恐龙的脖子虽然很长,但却无法抬高,只能以保持与地面平行的姿势左右转动。

它们的脖子为什么不能抬高呢?

原因是,这些恐龙脖子上的颈椎骨呈“之”字形紧密连接,在颈椎骨下方沿着整个脖子的方向长有长长的“颈肋骨”,通称“颈肋”。

颈肋骨紧密叠合连在一起,像一根弹簧一样对脖子起到了托举作用,使恐龙可以不用花费太大力气就能支撑起脖子。然而,也正是因为颈肋骨的存在,导致恐龙在抬头时遇到了阻碍。

生物在进化的过程中,脖子逐渐缩短,骨骼逐渐简化,颈肋骨也慢慢地退化了。但是,直到现代,颈肋骨偶尔还会出现在人类身上,给人类的生活带来困扰。

颈肋骨出现在人类身上属于一种疾病,多发于溜肩的女性或者工作中常常搬运重物的人群。发病时,在用手拉住地铁上的拉环,或要将物品放置在柜子上面时,一抬起手臂就会感觉到上肢发麻,或者肩膀、手臂、肩胛骨周围产生疼痛感。

人类的前臂上有两根长骨,其中靠近手掌小指一侧的骨头称为尺骨。颈肋骨相关疾病会导致沿着尺骨一侧的肌肉出现剧痛感或麻痹感,甚至出现手掌握力降低、肌肉麻痹等症状。

若这些症状进一步恶化,还会导致坏疽[1]的产生,成为胸廓出口综合征的一个诱因。

人类脊椎上的椎骨中,7块颈椎与12块胸椎是相连的。人类的颈肋骨就长在颈椎中最下方的第七颈椎上。

颈椎横突的前端有前后两个部分,前面的部分被称为前结节,是早期肋骨的遗留痕迹。

前结节长度增加,像肋骨一样由第七颈椎出发向前方延伸,就形成了颈肋骨。颈肋骨的形状因人而异,有些人的颈肋骨像肋骨一样能够完整地与胸骨联结形成一个关节,有些人的颈肋骨与胸部最上方的第一肋骨的肋软骨相连,而有些人的颈肋骨只是第七颈椎横突上稍微延伸出来的一个凸起。

颈肋骨通称颈肋,是引发胸廓出口综合征的一个原因。

负责向上肢输送血液的是锁骨下动脉。锁骨下动脉通常由胸廓上口伸出,穿过第一肋骨,以及比第一肋骨位置更高的颈肋。因此,颈肋的位置不光对锁骨下动脉造成影响,也会对手臂神经以及胸神经造成影响,形成压迫。

锁骨下动脉与手臂神经丛受到压迫,正是颈肋相关症状产生的原因。特别是肌肉力量下降的中年女性以及工作中过度使用手臂与肩膀的人群,颈肋骨与锁骨下动脉以及神经之间的位置关系容易发生变化,因此很容易出现颈肋相关的症状。病情严重时,需要通过外科手术将颈肋骨切除。

颈肋骨是鱼类、爬虫类时代的肋骨的痕迹器官。有关颈肋骨的详细情况,会在后续的“第十三对肋骨”中详细介绍,因此此处只做简单说明。

就像人类的祖先鱼类一样,过去,哺乳动物的躯干也布满肋骨。在进化的过程中,肋骨逐渐退化,除胸部还完整地保留有肋骨以外,在身体的其他部位,肋骨退化成了椎骨的一部分。在颈椎部分,肋骨退化成了横突上的“横突前结节”,而在腰椎部分则退化成了“肋突”。

可以说,正是由于肋骨出现了不同程度的退化,才促成了现代脊椎动物的多样性。

那么,其他哺乳动物的颈肋骨又是什么情况呢?

在西伯利亚地区有很多长期冻结的永久冻土,其中存在着多种古生物化石以及冰冻的尸骸,在被发现时仍旧保持着非常好的状态。2015年,人们在西伯利亚一处河岸的永久冻土表层发现了一具7个月大、保存完好的披毛犀遗骸。

研究人员为它起了一个好听的名字,叫作“萨沙”,并为它做了复原。它的颈肋骨成了研究人员破解披毛犀灭绝之谜的一个线索。

在距今180万至1万年前的新生代第四纪,栖息在欧亚大陆上的披毛犀,与猛犸、大角鹿等同为冰河时期的代表性动物。

披毛犀生活在现在的英国至西伯利亚东部地区的冻土地带,它们的身体能够对抗寒冷的气候。萨沙被发现的位置,正是众所周知的披毛犀栖息地。

除进化历程、饮食习性、寿命等之外,披毛犀身上还有一个未解之谜,那就是它们的栖息地缘何一直未变。猛犸的化石在北美洲也曾被发现,而西伯利亚野牛的后裔直至现在依旧繁衍不绝。与它们不同,披毛犀一直栖息于欧亚大陆上,直至灭绝。

在冰河时期,俄罗斯东北部与美国阿拉斯加地区有一个相互连接的通道(现在的白令海峡),然而披毛犀却没有穿过通道去往北美大陆,以扩大其活动区域。

研究人员对包括萨沙在内的大部分披毛犀的化石进行研究后发现,它们中的大多数,颈椎上长有颈肋骨。颈肋骨的存在使披毛犀的移动变得困难,因此无法做到远距离迁移。

不过也有另一种学说认为,是气候的变化导致披毛犀无法迁移,只能栖息在一个小范围的区域内,加上近亲繁殖使披毛犀的基因劣化,种群逐渐衰落。

与颈肋骨的生长有关的基因,在其他动物身上也是存在的。

昆虫的躯体由头部、胸部、腹部三个部分构成。不过,有一些昆虫会出现变异,例如脚长在头部。这是由于同源异形基因[2]的劣化导致生物体出现变异,产生了同源异形基因突变现象。

1983年,瑞士巴塞尔大学研究室发现了所有同源异形基因中共通的DNA核苷酸序列,并将其命名为同源异形框。

这段由180个核苷酸构成的同源异形框,在青蛙、老鼠,以及人类的基因中也曾被发现,由此可见,人类椎骨、肋骨的发育或许受到同源异形基因的支配。

哺乳类的同源异形框由39个基因构成。其中,有5个基因对颈肋骨的生长发育起着决定性的作用。若其中任意一个基因出现缺损,就会导致已经退化了的颈肋骨重新生长发育。

也许在不远的将来,人类可以通过事先检查,提前预防颈肋骨的生长。

来自远古时代的颈肋骨,将会诉说未来的医学故事。人类最终将能够利用不断发展的科学技术,克服恐龙时代无法解决的烦恼。

[1] 指组织坏死后,因继发腐败菌的感染或其他因素的影响呈现黑色、暗绿色等特殊形态的改变。——编者注

[2] 一类参与生物体器官与形态建成活动的基因。基因突变会导致生物体发育途径的改变,使生物体形态结构发生显著的变化。——编者注

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