科學人／人類靈活動用的手指、腳趾…來源竟然要感謝魚的「菊花」？

圖／ChatGPT生成

當你今天滑手機、敲鍵盤，或是赤腳在沙灘上跑跳，有沒有想過：要不是 3 億 8000 萬年前一條魚的「菊花」，我們可能連手指腳趾都沒有？聽起來荒謬，但一項跨國研究真的指出，人類四肢末端的基因開關，其實是從魚的「泄殖腔」（cloaca，一個集排泄與生殖於一身的多功能孔）進化而來。換句話說，手指與腳趾和泄殖腔的淵源，比你想像得還要深。

魚泄殖腔 → 四肢末端，進化的資源回收術

研究團隊來自瑞士日內瓦大學（University of Geneva）與美國史陶爾斯研究所（Stowers Institute），專注於一組關鍵的 Hoxd 基因。這些基因就像建築藍圖，主導四肢末端的發育。研究者比對斑馬魚與小鼠的基因後發現：斑馬魚雖然沒有手指或腳趾，甚至缺少部分 Hoxd 基因，但在剩下的 Hox 基因旁邊，仍保留了一片「基因調控景觀」（genetic regulatory landscape），其中藏着一系列 DNA 開關。於是問題出現了：這些開關最初究竟是用來控制什麼的？

那這些開關在魚身上到底控制什麼呢？研究人員把這些開關加上螢光標記，讓它們在胚胎髮育時發光。結果一看，小鼠胚胎的手指腳趾亮了起來，斑馬魚則是泄殖腔一閃一閃，亮點集中在泄殖腔。

接着他們用 CRISPR 基因編輯把這些 DNA 元件刪掉，驗證它們的功能：小鼠失去了完整的手指腳趾，斑馬魚則泄殖腔不完整。這清楚顯示，原本設計用來「造泄殖腔」的基因開關，後來被進化界借來蓋出四肢末端，完美詮釋了自然的「能省則省」精神。

爲什麼泄殖腔和手指腳趾能牽上線？

研究人員提出一個妙論：泄殖腔和手指腳趾其實有共通點。它們都是「末端」（terminal parts）——一個是消化管的出口，一個是四肢的盡頭。於是，當我們的祖先從水裡爬上陸地，原本服務泄殖腔的基因調控景觀，乾脆轉職來發展手指與腳趾，讓生物能更靈活地抓東西、撐地走路。

簡單講，泄殖腔的設計圖被回收再利用，最後變成我們拿手機、打電動、跑百米的神奇工具。這讓人忍不住佩服進化的工程思維：沒有浪費、零件通用，連泄殖腔的基因也能改裝成黃金十指。這項研究提醒我們，進化並不是每次都重頭來過，而更像一個精打細算的 DIY 玩家。

（本文出自2025.09.26《科學人》網站，未經同意禁止轉載。）