生命的支撐—人與動物的骨骼(下)

　　鮮活的組織和細胞
　　
　　雖然十分堅硬，但骨骼卻是活生生的組織。它的再生功能伴隨著動物的整個一生。骨骼與其他組織一樣，新骨會不斷置換舊骨。舊骨被破骨細胞吃掉，成骨細胞再形成新骨，這是防止骨骼惡化不可或缺的過程。造骨細胞會產生膠原，膠原外面有一層“粘連”蛋白，可以把鈣粘合在恰當位點。來自血液中的鈣自動附著在膠原蛋白上，在骨骼中沉積，骨骼中鈣的流失會逐漸得到補償，這樣才能保證骨骼保持最佳狀態(tài)。
　　骨骼不僅肩負多種的機械功能，還執(zhí)行著復雜微妙的物理化學和生理功能，它能制造紅白血細胞，貯存礦物質，以及幫助調控pH值。
　　在骨髓腔和骨松質間隙中，含有一種柔軟而富含血液的組織——骨髓，它是人與動物身體中主要的造血器官。一代代的紅血球和白血球在這里產生、發(fā)展和成熟，然后再一批批地輸送到血循環(huán)中去，執(zhí)行著自己的使命。
　　骨骼是鈣、磷在體內的主要儲存地，對體內的鈣、磷代謝具有一定的緩沖調節(jié)作用。鈣負責傳遞細胞內的信息，對生命而言是不可欠缺的物質。例如肌肉會根據(jù)鈣離子的濃度而收縮。破骨細胞則擔負著“將骨骼中的鈣離子釋放到血液中，以支持生命活動”的重要任務。它們會用酸或酶從老骨中溶解鈣和膠原，這種溶解的鈣重新進入血液，運送到身體的不同部位。
　　科學家最新研究表明，骨骼的作用遠不止這些，它還能分泌一種被稱作骨鈣素的蛋白來調節(jié)糖分和脂肪的吸收，從而意味著骨骼也是一種內分泌器官。
　　骨骼中存在可化身為體內細胞的全能細胞。骨髓中有許多制造血液細胞（紅血球、白血球等）的造血干細胞，以及制造硬骨、軟骨、脂肪的間葉干細胞。已知這些骨髓細胞可以超越原來的能力，“化身”為各種組織細胞，包括骨骼肌、心肌、神經細胞，以及肝臟、腎臟等細胞。骨髓細胞可以說具備了近乎全能性的能力。一般細胞在分化過程中會開啟許多基因，形成心臟、肝臟等器官，以及具備組織特有功能的細胞。而骨髓細胞只要使用名為脫甲基劑的特殊藥物，即可輕易地“重新設定”基因，也就是說具備分化成各種細胞的能力。
　　人們原來已知源自受精卵的胚胎干細胞可分化出所有細胞，這種干細胞可望應用在使受損組織再生的醫(yī)療上。而骨髓細胞的分化能力與胚胎干細胞的分化能力相匹敵，意義十分重大。胚胎干細胞使用生命之始的受精卵，會牽涉到倫理問題。如果能夠由自己的骨髓取出細胞來制造出各種組織細胞，則不存在倫理問題。不久的將來，利用骨髓細胞使腎臟、肝臟等組織再生的醫(yī)療也許會實現(xiàn)。
　　
　　精巧的設計和改良
　　
　　從功能形態(tài)學的角度來看，動物在取食、呼吸、感覺和運動等各個方面的適應性變化無一不在骨骼上打下深刻的烙印。例如，在爬行動物、鳥類和哺乳動物中，胸骨、肋骨和胸椎借關節(jié)、韌帶連接成胸廓，具有協(xié)助肺呼吸的作用。
　　哺乳動物有完整的次生腭，其骨質部分稱為硬腭，由前頜骨、上頜骨和腭骨構成，它和肌肉質的軟腭一起使哺乳動物的內鼻孔后移到咽部，從而使咀嚼食物時不影響呼吸的進行。
　　在哺乳動物的耳朵里，隱藏著3塊互為關節(jié)的聽骨，每一塊聽骨都只有米粒大小，是哺乳動物身體中最小的一組骨骼。它們因各自的形狀而得名——緊挨著鼓膜的是形如小鐵錘的錘骨，之后是形如鐵砧的砧骨，最后就是像小馬鐙一樣的鐙骨。當聲波振動鼓膜時，聽小骨也跟著振動起來，這些巧妙的裝置把聲音放大并傳遞入內耳的耳蝸產生聽覺。
　　骨骼是一種極其精巧的設計，它不斷改良，以適合不同生命的特殊形式。從進化形態(tài)學角度來看，脊椎動物各大類群之間的骨骼系統(tǒng)的進化趨勢表現(xiàn)得十分明顯。例如，適應于功能上的分工，脊柱逐漸分化為頸椎、胸椎、腰椎、薦椎和尾椎等5個區(qū)域，一方面是在支持身體與保護內臟方面趨向于愈加堅固，一方面是在轉動方面趨向于愈加靈活。
　　水生哺乳動物的頸椎一般都很短，而且椎骨相接很緊，有的甚至愈合成為一塊，反映其在水中生活頭部活動少的特點。
　　鳥類由于適應飛行生活方式，其骨骼有大量的愈合現(xiàn)象，特別是頭骨和骨盤，變得更為堅固。而頸椎的高度靈活性又在一定程度上補償了腰薦部活動的不足。
　　一種猛禽金雕的眼睛很大，眼球的最外壁為一層角膜，前面壁內生有一圈環(huán)形的骨片，稱為鞏膜骨，能夠支撐眼球壁，在飛行時頂住氣流的壓力而不變形。
　　鸚鵡在構成鳴管的第一個氣管環(huán)的底部、鳴管分叉處的中央，有一個從背面垂直伸向腹面的細骨棒，叫做鳴骨，起支撐鳴管和內鳴膜的作用，增強了它們學舌的本領。斗篷吼猴可能是世界上吼叫聲最為響亮的動物，它不僅脖子粗，口腔大，下頜寬，特別是喉嚨里特殊的舌骨十分膨大，形成一個可以振鳴的聲囊，叫做骨質盒或舌骨器，仿佛是一個“共振箱”，產生異常宏亮、巨大的吼聲，震撼整個山林。
　　啄木鳥不僅舌細長而柔軟，能長長地伸出嘴的外面，而且還有一對很長的舌角骨，圍在頭骨的外面，起到特殊的彈簧作用。舌骨角的曲張，可以使舌頭伸縮自如，因此有極為高超的捕蟲本領?？芭c其媲美的是指猴前肢疙疙瘩瘩的第三掌骨，構造極為特殊，又細又長，使中指成為它的一件萬能工具，可以鉆開樹干挖昆蟲，也可以在鳥卵上鉆孔，把里面的汁液抽出來，還能從椰子里面吸水。
　　蛇類顱骨結構及其與下顎關聯(lián)的方式因適應吞食大型食物而殊為特化，頰部的上、下顳弓均缺失無跡，無淚骨、軛骨和上翼骨。方骨松懈地與顱骨連結，可以自由活動。它的腭骨、翼骨、方骨和鱗骨彼此形成能動的關節(jié)，齒骨也有一定的活動性，下顎的左、右兩側以韌帶互連，可以左右展開，能造成蛇口極度張大，可達130o左右，能吞食比自己頭大幾倍的動物。
　　大熊貓的前掌上的5個帶爪的趾是并生的，此外還有一個第六指，即從腕骨上長出一個強大的籽骨，起著“大拇指”的作用，這個“大拇指”可以與其他5指配合，就能很好地握住竹子。同樣，小熊貓前肢的手掌也有由一塊腕骨特化出來，形成一個附加的“假拇指”。
　　由于適應飛行的生活，鳥的前肢變?yōu)橐?，腕骨、掌骨和指骨愈合或消失，后肢的跗跖骨則可能和起飛和降落著地時增加緩沖力量有關。飛蜥的肋骨延長并穿過體壁，成為體側皮膜的支持者，皮膜展開如翼，能在樹間滑翔。
　　蝙蝠類是唯一真正能夠飛翔的獸類，它們前肢十分發(fā)達，上臂、前臂、掌骨、指骨都特別長，并由它們支撐起一層薄而多毛的，從指骨末端至肱骨、體側、后肢及尾巴之間的柔軟而堅韌的皮膜，形成獨特的飛行器官—翼手。
　　
　　生命的檔案
　　
　　自從出現(xiàn)骨骼，大地開始增加了關于生命的記憶。很多早期的物種，因為沒有可以長久保存的結構，所有的痕跡蕩然無存。然而，像巖石一般緘默的一塊塊埋葬在不同地層里的骨骼，卻在懷抱著一個個生命的秘密入眠。
　　由于骨骼的堅硬和易于形成化石，億萬年前生活過的古動物通過化石保存下來。沒有任何其他學科像古生物學那樣對脊椎動物的進化提供更多的直接證據(jù)，而古生物學幾乎完全是基于對動物的骨骼等硬體部分的研究。對于有經驗的古生物學工作者，通過骨骼系統(tǒng)的研究可以窺視到幾乎所有器官系統(tǒng)：大部分肌肉的起點和止點均在骨塊上，通過骨塊上的嵴、突和瘢痕可以看出肌肉的位置和發(fā)達程度；重要的腦神經可以通過頭骨上的孔道顯示出其粗細和行徑；腦不同部分的發(fā)達程度可以由腦顱各部分的比例和骨骼的相對位置而推測出來，不僅頭骨上的鼻腔、眼窩和鼓室及巖乳部可以提供出嗅覺、視覺、聽覺等器官方面的信息，甚至于某些血管都在骨骼上留有印記。
　　對于人類來說，骨骼能泄露其以前的主人的許多情況，如年齡、性別，甚至生活環(huán)境。法醫(yī)則可以利用這種情況來查明犯罪行為受害者的身份。
　　骨骼也能提供其前主人的軀體活動情況，因為軀體活動可在牙齒、脊柱和骨關節(jié)的損耗和磨損痕跡中反映出來。例如，與現(xiàn)代人的骨骼不同，尼安德特人的骨骼特別堅固，這是“干體力活”的一個標志，說明尼安德特人為了生存必須每天都從事繁重的體力勞動。
　　從古老的骨骼里獲取一些遺傳物質，借助遺傳指紋就可以查明與一個去世很久的人的親緣關系。例如，1991年人們發(fā)現(xiàn)了1918年被殺害的俄國沙皇一家的可能的遺骸，引起了巨大的轟動。不久后，與活著的近親進行的DNA對比證實了這些骨骼的身份。
　　骨骼的形態(tài)結構受人體內外環(huán)境改變的影響，其中勞動、生活和體育鍛煉及營養(yǎng)條件等是最主要的因素。例如，尼安德特人是慣用右手的人。因為骨骼受傷的部位通常引入注目地位于左側。慣用右手的人對打時才會出現(xiàn)這種情況。骨骼甚至還能顯露其主人的社會行為。研究人員從—個古老的尼安德特人的骨骼上發(fā)現(xiàn)了受過重傷的痕跡。這個人受重傷后仍生存下來，但他自己不能養(yǎng)活自己。他的生存只能被解釋為，有人照料他并為他提供食物。
　　
　　【責任編輯】龐云