科学|人的相貌是怎样形成的，最早的“脸”的起源是来自鱼类吗？
相貌是如何形成的？
基因决定相貌
外貌主要是指一个人的面部特征或面部形态 。 既然外貌是父母给的 ， 那一定和遗传有关 。 因此 ， 可以说基因决定外表 。 确切地说 ， 是父母的基因决定了一个人的外貌 。 但是父母的基因是如何决定外貌的呢？现在 ， 一些研究成果正在回答这个问题 。
本文插图
荷兰鹿特丹伊拉斯谟大学医学中心的曼弗雷德·凯塞尔（Manfred Kessel）利用头部的三维磁共振成像和人的二维肖像绘制面部标记来估计面部特征 。 然后他们进行了全基因组关联分析 ， 用以发现特定人类联系中更频繁的基因变异 。 此外 ， 基因组分析可以解释为什么双胞胎看起来几乎一样 。 同时 ， 与没有血缘关系的人相比 ， 兄弟姐妹的脸也非常相似 。
研究人员绘制了来自不同国家的1万名欧洲人的面部特征图 ， 然后利用全基因组关联在这1万人中找到与面部形态相关的基因 。 原来 ， 决定一个人容貌的基因有五种 ， 或者说这五种基因对一个人的脸型有重大影响 。 其中三个与颅面发育和疾病有关 。
凯塞尔认为 ， 这一结果意味着 ， 在未来的某个时候 ， 人们可能只能从一个人留下的DNA中推断出一个人的面部形状 ， 而且根据DNA就能绘制出一个人的肖像 。
本文插图
虽然研究人员尚未完全解释这五种基因如何决定一个人的外貌 ， 但一般分析显示 ， 这5种基因与9种面部特征有关 ， 这9种面部特征与额骨、上颌骨、下颌骨、颧骨、眶骨、鼻骨等有关 ， 也与这些头面部骨骼的成熟程度有关由于队形的大小和高度 ， 都决定了一个人的外貌 。 例如 ， 斜视与眼眶骨有关 ， 这是由眼眶距离较小引起的 。
垃圾基因也能决定相貌
本文插图
垃圾基因是指基因组中95%-98%不编码任何蛋白质的基因 。 然而 ， 目前的研究发现 ， 占据基因组大部分的垃圾基因不是垃圾或没有功能 ， 而是未知的宝藏 。 研究人员发现 ， 垃圾基因的功能之一是调节基因活性 ， 就像命令一样 ， 控制着基因 。
人与人之间的主要区别之一是每个人的外表不一样 。 因为外表和外表是由基因调节的 ， 所以它们也可能受到基因的调控 。 这一猜想现在已经在动物身上得到证实 ， 可以推断 ， 人类的外貌不仅由上述五种基因决定 ， 而且还受其他一些与外貌有关的垃圾基因和功能基因所决定 。
美国伯克利劳伦斯国家实验室（Lawrence National Laboratory）的阿克塞尔·韦塞尔（Axel weissel）发现 ， 老鼠的垃圾基因中有一些被称为增强子的基因片段 ， 可以影响老鼠面部基因的功能 ， 比如开关或放大器 。 例如 ， 眼睛的大小、笔直的鼻子和头部的形状可能与这些被称为增强子的基因片段密切相关 。
韦塞尔等人 。 发现55种增强剂可以影响小鼠头部的发育 ， 其中一些对小鼠的外观（面部形态）有重要影响 。 因此 ， 他们制造出缺少三种已知增强剂的转基因小鼠 ， 然后使用56天大的小鼠头部的计算机断层扫描（CT）图像 。 图为转基因小鼠的头部在长度和宽度上与正常小鼠不同 。 转基因小鼠的头部或长或短 ， 或窄或宽 。 此外 ， 在转基因小鼠中 ， 这些增强剂的缺失不会导致腭裂、下巴突出或其他问题 ， 但脸部的精细结构得到了调整 。
本文插图
这一结果表明 ， 垃圾基因中的增强子也可以决定人类的外貌 。 当然 ， 人类基因组中可能有数以万计的增强子 ， 这些都在一定程度上影响着脸型的形成 。 研究人员不知道这些增强因子是如何工作的 ， 但垃圾基因和人类外貌之间肯定有联系 。
进化形成人的相貌
基因决定人类的外貌 ， 但基因也在人类的生存和进化中积累 。 因此 ， 人类的进化和生命史也影响着人类的外貌 。
本文插图
由于人类是从猴子进化而来 ， 早期人类的外貌与灵长类动物相似 。 然而 ， 与猴子和黑猩猩相比 ， 人的面貌和善得多 。 为什么？原因是脸上没有那么多皱纹 ， 嘴巴也不凸出 。
人的嘴不是凸出的 ， 而是与脸部基本保持在同一个维度或平面上 ， 使人的脸远离凶猛 ， 显得平和友好 。 那么 ， 人的嘴向后缩回 ， 与鼻子和眼睛在同一平面上的原因是什么呢？答案是 ， 人类的饮食和咀嚼为今天的外表奠定了基础 。
本文插图
亚利桑那州立大学的马克·斯宾塞等人扫描了南方古猿的头部 ， 发现25亿年前的人类祖先有用牙齿打开坚果的能力 。 这种能力可以使它们在环境变化时寻找新的食物 ， 从而改变它们的外表 。 研究人员将南方古猿头部和鼻子的数据与早期人类的数据相结合 ， 建立了一个颅骨和牙齿的虚拟模型 。 研究人员接着观察黑猩猩 ， 测量它们的肌肉是如何工作的 ， 然后将这一原理加入模型中 ， 并与猕猴模型进行比较 。
比较结果表明 ， 南方古猿祖先的前磨牙较大 ， 釉质较厚 ， 珐琅质与磨牙的附着性较强 ， 说明它们的食物比以前吃过的小种子和坚果要大的多 。 在气候变化和粮食短缺的情况下 ， 一些应急食品 ， 如硬干果和种子 ， 是非常重要的生存资源 。 因此 ， 现代人用工具解决的问题 ， 早在人类先祖时期就已经用嘴解决了 。 南方古猿经常用前磨牙咬东西 。 臼齿是下巴后面的牙齿 ， 叫做臼齿 。
本文插图
南方古猿的臼齿有一个平坦的磨牙面 ， 表明它们吃硬的食物（如硬果和硬壳果） 。 粗壮的臼齿特别大 ， 被称为“臼齿” 。 这些牙齿自然地扩大了脸的面积 ， 使他们有更大的脸 ， 强大的肌肉附着 ， 和突出的嘴 。
然而 ， 生活方式和环境的变化导致直立人的形成（路径是南猿、能人和直立人） ， 后者在牙齿上与前者不同 。 南方古猿的后牙较大 ， 而直立人的后牙较小 ， 前牙较大 。 后牙的减少使后牙在咀嚼时使用较少 ， 因此下颌骨和面部相关骨骼结构萎缩 ， 人吻自然萎缩明显 。 当早期人类突出的鼻子收缩时 ， 他们的面部特征与灵长类动物明显不同 ， 形成了一张正常而和善的脸 。
直立人前牙的扩张不仅与咀嚼食物有关 ， 而且似乎与用嘴咬住和握住物体有关 。 也可能与动物性食品的准备有关 ， 比如用牙齿撕碎肉 ， 把肉切成小块 ， 或者撕肉给孩子吃等等 。
本文插图
虽然有很多解释 ， 但直立人后牙的减少和前牙的增大是显而易见的 ， 也因此成就了今天人类的短吻和眼、鼻的位置以及和善的面孔 。
人脸源自鱼脸
面部特征或面孔不是人类独有的 。 所有脊椎动物 ， 从鲨鱼到松鼠 ， 都有脸 。 因此 ， 人脸也有一个进化的过程 。 何时何地人类的脸第一次有了可识别的现代形状 ， 也就是我们今天所说的面部特征？
中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的朱敏等人初步解开了这一谜团 。 他们认为人的脸起源于鱼脸 ， 而这种鱼是“初始全颌鱼” 。 它是一种灭绝的古代鱼类 ， 可能是最早的“有脸”生物 。 在4.4亿到3.6亿年前 ， 这种鱼类统治着世界各地的海洋、河流和湖泊 。
本文插图
动物脸部的形成首先是有上下颌骨 ， 从大白鲨到人类 ， 有下颚（嘴）的脊椎动物被称为下颚类 。 它们是脊椎动物进化的主体 ， 占现存脊椎动物物种的99.7% 。 然而 ， 有几类啮齿动物：盾皮鱼纲、棘鱼纲、硬骨鱼纲和软骨鱼纲 。 其中硬骨鱼纲、棘鱼纲现在已全部灭绝 。 研究人员认为 ， 硬骨鱼是陆地脊椎动物甚至人类直系祖先的起源地 ， 因为脸上的每一块骨头都可以在硬骨鱼的头部找到 。 然而 ， 如果我们能比硬骨鱼更早地发现鱼 ， 我们就能找到人类脸的最早起源 。
本文插图
比硬骨鱼纲更古老的是盾皮鱼纲 ， 后者除了下颚与人类没有同源性 ， 鼻子和额头上的骨头可以与人的骨骼相匹配 。 然而 ， 两者之间并没有进化的过渡 。 2018年 ， 朱敏等 。 在云南省曲靖市郊区潇湘水库附近农田发现了大量古生物化石 ， 其中包括一个完整的古鱼类化石 。 这种鱼被认为是从盾皮鱼到硬骨鱼的过渡物种 。
从进化的角度来看 ， 我们可以看到人类脸部的所有要素 ， 因为它有上下颚 ， 所以人们可以模糊地看到4亿多年前人类面部骨骼的外观 。 例如 ， 最初的泛颚鱼有上颌骨、上颌骨和齿状骨 ， 它们是决定脸部的骨骼 ， 这也意味着最初的全颌鱼可能是第一个具有现代颌骨结构的生物 。 从进化的角度来看 ， 这种古老鱼类的脸是进化史上人类脸的第一次出现 。
本文插图
因此 ， 人类脸部的形成和进化可以简单地描述为：4亿多年前 ， 一种远洋鱼类进化出一种更为复杂的下颚 ， 并进化成硬骨鱼 ， 成为一种全颌鱼 。 然而 ， 全颌鱼进化而来的面部骨骼结构 ， 包括鱼、青蛙、鸟类、啮齿动物（如老鼠）、灵长类动物（如黑猩猩）和人类 ， 都继承了潘贾纳斯的面部骨骼和由这些骨骼形成的原始面部 。 此外 ， 人类的脸和这些动物的脸有许多相似之处 。 否则 ， 人类语言词汇中就不会有獐牙菜和尖鼻猴这样的词汇 。
【科学|人的相貌是怎样形成的，最早的“脸”的起源是来自鱼类吗？】因此 ， 人类的外貌或面容起源于全颌鱼 。
推荐阅读
- 地球|科学家发现证据，表明地球内部或存在大型海洋，这可能吗？
- 液态金属|脑科学日报：开发用于活体神经记录的可拉伸液态金属电极阵列
- 恐龙|恐龙也怕患癌症？新发现，科学家在恐龙化石中检测出恶性肿瘤痕迹
- 昆虫|近亿年前的虫珀里藏只“小怪兽”！中国科学家发现昆虫新物种
- 冬天|“我今年23岁，不敢和人牵手拥抱，都是因为这个恼人的玩意儿”
- 火星|火星的水资源没有流失！科学家苦寻多年，原来藏在火星地下
- 糖尿病并发症|糖尿病人的胖与瘦，哪个更容易发生并发症？
- 昆虫|恐龙时代“臭大姐”竟然长巨角？！我国科学家发现亿年前昆虫新物种
- 新冠病毒抗体|我国科学家刊发重要研究成果：新冠抗体产生后至少可持续9个月
- 疫苗|你还在犹豫要不要接种新冠疫苗？看看科学分析怎么说