胎儿期的宝宝会“返祖”？胚胎发育之“生物重演论”

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小林

陈医生，我前天生了一个女宝宝，谢谢你们仁济生殖中心帮我圆了母亲梦啊。

小林

但我娃脸上和身上的胎毛又长又黑，这不会是因为返祖吧？

恭喜升级当妈啊！

不过胎毛和返祖没啥关系，这和胎儿在子宫里受母体某些激素影响有关。

陈医生

小林

噢，那我放心了。但我还是有些好奇，我记得我上学那会儿，生物学课本可是说胎儿发育的一些阶段会有返祖现象，这是真的吗？

病人小林是位大学老师，学霸出身的她每次提的问题都让人感慨“病人真的是医生最好的老师”。查了文献，做了功课，陈医生才敢回复她这次的问题。

小林所问的胎儿期返祖应该指的是胚胎发育的“生物重演论”，这是一个帅帅的德国生物学家兼艺术家——海克尔于1874年提出的（图1）。

一个半世纪过去了，围绕着这个学说正确与否的学界大讨论却经历了几番反转再反转。

一

胚胎发育“生物重演论”的出炉

作为达尔文的铁粉，海克尔认为在母体子宫的9个月中，人类胚胎浓缩再现了38亿年来地球物种进化历程和阶段，人类胚胎的每个发育阶段对应于低等动物的成年阶段。

比如：受精卵是一个单细胞有机体；四周左右的胎儿有些像水生动物——鱼，可以看到鳃裂，四肢像鱼鳍；数周后又像两栖动物——蛙；而后又像爬行动物——蜥蜴；之后像灵长类动物——猴子，最后阶段才有了人类婴儿的体貌特征。他还假设不同物种的早期胚胎都长得比较像，而新的、特有的性状只出现在每种胚胎的发育后期，比如人类胚胎发展到最后尾巴才消失。

为更形象的描述这个理论，海克尔还手绘了一张“胚胎发育图”（图2）。图示从左到有依次是鱼，蝾螈，乌龟，鸡，猪，牛，兔子和人类处于不同发育阶段的胚胎。这张生动、形象且直观的图连同其理论受到了大众的热捧并流传下来，并曾经被我们的教科书收录。

（图片来源于网络）

二

沦为“骗局”的重演论

重演论太过炫酷，因此一面世便引起学界的大争论，连大佬达尔文都对其不置可否。有科学家指出所谓的胎儿“鳃裂”实际是胎儿脸上的皱褶，并不是返祖到鱼类的阶段；而看起来像卷曲的尾巴那部分器官，其实是生长过快的神经管。

到了1997年，英国的一个胚胎学家理查森组织了17个单位的科学家，研究了50种脊椎动物（包括人类）的胚胎及其发育过程，他们推翻了海克尔的学说，并在《解剖于胚胎学期刊》发表文章公开质疑海克尔造假（图3），《科学》杂志的新闻栏也报道了该文，至此，世人震惊了[1]。

（图片来源于网络）

理查森发现动物最早期的胚胎完全不同，尽管其后某个阶段有些相似，但还是差异很大。并指出海克尔在选择胚胎时有意选择相近的胚胎进行比较。此外，“艺术家”海克尔为了增强生动性和说服力，在绘图时牺牲了对部分具体标本的忠实性和严谨性，PS了胚胎的外观、大小、比例，比如去掉了人类胚胎的内脏和腿（图4）。

（图片来源于网络）

至此，海克尔及其重演论的声望跌至谷底，迎来了至暗时刻。

三

“发育沙漏”理论对“重演论”的修正

虽然重演论被按在地上摩擦了，但理查森等也承认动物胚胎在某些阶段具有相似性。只是这个相似阶段既不在胚胎发育的极早期，也不在晚期，而是在中间阶段（学名“种系特征性发育阶段”），这种现象被命名为“发育沙漏”，即千姿百态的动物胚胎像沙漏一样走到一半汇集一处，然后又各自分道扬镳。（图5）

（图片来源于网络）

在此基础上，2019年德国海德堡大学的学者又在《自然》上发表了两篇背靠背长文，他们研究了不同物种（包括人类）的多个器官从胚胎期到衰老期的整个完整基因转录本表达谱（包括蛋白编码基因[3]和长非编码RNA基因[4]），这是迄今为止对动物发育过程的基因表达信息的最完整刻画，其结果也进一步验证了“沙漏模型”的正确性。

时隔20年，海克尔和他的“重演论”终于熬到了柳暗花明的一天。

四

胎儿“返祖”现象的进一步实锤

2019年美国霍华德大学的科学家采用3D成像技术对孕7周~孕15周（胚胎发育中间阶段）的人类胎儿进行扫描，首次发现一些返祖的肌肉出现又消失[5]。其中一对名为“dorsometacarpales”的手部肌肉，仅可在蜥蜴等爬行动物看到，而在哺乳动物身上最后一次出现是2.5亿年前，是爬行动物向哺乳动物进化残留的痕迹。所谓“有图有真相”，这篇文章算是从形态学上进一步为海克尔老爷爷的“生物重演论”正名（图6）。

（图片来源于网络）

不仅如此，文章作者还认为例如13、18、21三体等染色体异常性疾病，因为胚胎期肌肉发育迟缓甚至阻滞于这些“返祖肌肉”出现期，导致其胚胎的肌肉系统出现畸形。

“我是谁？”、“我从哪里来？”、“我到哪里去”是著名的哲学三问。生物学家之所以前赴后继地探索和论证“生物重演论”之Yes or No，就为了进一步揭示人类进化之谜，从而回答“我（人）从哪里来？”这个问题。解答了这个问题，也就有助于解答“我（人）是谁（什么）”，并能推测“我（人）到哪里去？”这样人类终极命运的答案了。

参考文献

1. Ent，科学松鼠会，画鱼不成反类人？——海克尔和重演论的纠结故事 https://songshuhui.net/archives/52003#comments 2011.03.30

2. Prud'homme B, Gompel N. Evolutionary biology: Genomic hourglass. Nature. 2010;468(7325):768-769.

3. Cardoso-Moreira M, Halbert J, Valloton D, et al. Gene expression across mammalian organ development. Nature. 2019;571(7766):505-509.

4. Necsulea A, Soumillon M, Warnefors M, et al. The evolution of lncRNA repertoires and expression patterns in tetrapods. Nature. 2014;505(7485):635-640.

5. Diogo R, Siomava N, Gitton Y. Development of human limb muscles based on whole-mount immunostaining and the links between ontogeny and evolution. Development. 2019;146(20):dev180349.

陈敏 妇产科学博士 主治医师

擅长：不孕症，多囊卵巢综合征，辅助生殖技术，子宫内膜病变。

门诊：不孕不育，周一至周五全天，仁济西院

上海市科委科普项目资助

（项目编号：19DZ2340100）

原标题：《胎儿期的宝宝会“返祖”？——胚胎发育“生物重演论”之YES or NO》

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