生命的支撑—人与动物的骨骼(下)

鲜活的组织和细胞

　　

　　虽然十分坚硬，但骨骼却是活生生的组织。它的再生功能伴随着动物的整个一生。骨骼与其他组织一样，新骨会不断置换旧骨。旧骨被破骨细胞吃掉，成骨细胞再形成新骨，这是防止骨骼恶化不可或缺的过程。造骨细胞会产生胶原，胶原外面有一层“粘连”蛋白，可以把钙粘合在恰当位点。来自血液中的钙自动附着在胶原蛋白上，在骨骼中沉积，骨骼中钙的流失会逐渐得到补偿，这样才能保证骨骼保持最佳状态。

　　骨骼不仅肩负多种的机械功能，还执行着复杂微妙的物理化学和生理功能，它能制造红白血细胞，贮存矿物质，以及帮助调控pH值。

　　在骨髓腔和骨松质间隙中，含有一种柔软而富含血液的组织——骨髓，它是人与动物身体中主要的造血器官。一代代的红血球和白血球在这里产生、发展和成熟，然后再一批批地输送到血循环中去，执行着自己的使命。

　　骨骼是钙、磷在体内的主要储存地，对体内的钙、磷代谢具有一定的缓冲调节作用。钙负责传递细胞内的信息，对生命而言是不可欠缺的物质。例如肌肉会根据钙离子的浓度而收缩。破骨细胞则担负着“将骨骼中的钙离子释放到血液中，以支持生命活动”的重要任务。它们会用酸或酶从老骨中溶解钙和胶原，这种溶解的钙重新进入血液，运送到身体的不同部位。

　　科学家最新研究表明，骨骼的作用远不止这些，它还能分泌一种被称作骨钙素的蛋白来调节糖分和脂肪的吸收，从而意味着骨骼也是一种内分泌器官。

　　骨骼中存在可化身为体内细胞的全能细胞。骨髓中有许多制造血液细胞（红血球、白血球等）的造血干细胞，以及制造硬骨、软骨、脂肪的间叶干细胞。已知这些骨髓细胞可以超越原来的能力，“化身”为各种组织细胞，包括骨骼肌、心肌、神经细胞，以及肝脏、肾脏等细胞。骨髓细胞可以说具备了近乎全能性的能力。一般细胞在分化过程中会开启许多基因，形成心脏、肝脏等器官，以及具备组织特有功能的细胞。而骨髓细胞只要使用名为脱甲基剂的特殊药物，即可轻易地“重新设定”基因，也就是说具备分化成各种细胞的能力。

　　人们原来已知源自受精卵的胚胎干细胞可分化出所有细胞，这种干细胞可望应用在使受损组织再生的医疗上。而骨髓细胞的分化能力与胚胎干细胞的分化能力相匹敌，意义十分重大。胚胎干细胞使用生命之始的受精卵，会牵涉到伦理问题。如果能够由自己的骨髓取出细胞来制造出各种组织细胞，则不存在伦理问题。不久的将来，利用骨髓细胞使肾脏、肝脏等组织再生的医疗也许会实现。

　　

　　精巧的设计和改良

　　

　　从功能形态学的角度来看，动物在取食、呼吸、感觉和运动等各个方面的适应性变化无一不在骨骼上打下深刻的烙印。例如，在爬行动物、鸟类和哺乳动物中，胸骨、肋骨和胸椎借关节、韧带连接成胸廓，具有协助肺呼吸的作用。

　　哺乳动物有完整的次生腭，其骨质部分称为硬腭，由前颌骨、上颌骨和腭骨构成，它和肌肉质的软腭一起使哺乳动物的内鼻孔后移到咽部，从而使咀嚼食物时不影响呼吸的进行。

　　在哺乳动物的耳朵里，隐藏着3块互为关节的听骨，每一块听骨都只有米粒大小，是哺乳动物身体中最小的一组骨骼。它们因各自的形状而得名——紧挨着鼓膜的是形如小铁锤的锤骨，之后是形如铁砧的砧骨，最后就是像小马镫一样的镫骨。当声波振动鼓膜时，听小骨也跟着振动起来，这些巧妙的装置把声音放大并传递入内耳的耳蜗产生听觉。

　　骨骼是一种极其精巧的设计，它不断改良，以适合不同生命的特殊形式。从进化形态学角度来看，脊椎动物各大类群之间的骨骼系统的进化趋势表现得十分明显。例如，适应于功能上的分工，脊柱逐渐分化为颈椎、胸椎、腰椎、荐椎和尾椎等5个区域，一方面是在支持身体与保护内脏方面趋向于愈加坚固，一方面是在转动方面趋向于愈加灵活。

　　水生哺乳动物的颈椎一般都很短，而且椎骨相接很紧，有的甚至愈合成为一块，反映其在水中生活头部活动少的特点。

　　鸟类由于适应飞行生活方式，其骨骼有大量的愈合现象，特别是头骨和骨盘，变得更为坚固。而颈椎的高度灵活性又在一定程度上补偿了腰荐部活动的不足。

　　一种猛禽金雕的眼睛很大，眼球的最外壁为一层角膜，前面壁内生有一圈环形的骨片，称为巩膜骨，能够支撑眼球壁，在飞行时顶住气流的压力而不变形。

　　鹦鹉在构成鸣管的第一个气管环的底部、鸣管分叉处的中央，有一个从背面垂直伸向腹面的细骨棒，叫做鸣骨，起支撑鸣管和内鸣膜的作用，增强了它们学舌的本领。斗篷吼猴可能是世界上吼叫声最为响亮的动物，它不仅脖子粗，口腔大，下颌宽，特别是喉咙里特殊的舌骨十分膨大，形成一个可以振鸣的声囊，叫做骨质盒或舌骨器，仿佛是一个“共振箱”，产生异常宏亮、巨大的吼声，震撼整个山林。

　　啄木鸟不仅舌细长而柔软，能长长地伸出嘴的外面，而且还有一对很长的舌角骨，围在头骨的外面，起到特殊的弹簧作用。舌骨角的曲张，可以使舌头伸缩自如，因此有极为高超的捕虫本领。堪与其媲美的是指猴前肢疙疙瘩瘩的第三掌骨，构造极为特殊，又细又长，使中指成为它的一件万能工具，可以钻开树干挖昆虫，也可以在鸟卵上钻孔，把里面的汁液抽出来，还能从椰子里面吸水。

　　蛇类颅骨结构及其与下颚关联的方式因适应吞食大型食物而殊为特化，颊部的上、下颞弓均缺失无迹，无泪骨、轭骨和上翼骨。方骨松懈地与颅骨连结，可以自由活动。它的腭骨、翼骨、方骨和鳞骨彼此形成能动的关节，齿骨也有一定的活动性，下颚的左、右两侧以韧带互连，可以左右展开，能造成蛇口极度张大，可达130º左右，能吞食比自己头大几倍的动物。

　　大熊猫的前掌上的5个带爪的趾是并生的，此外还有一个第六指，即从腕骨上长出一个强大的籽骨，起着“大拇指”的作用，这个“大拇指”可以与其他5指配合，就能很好地握住竹子。同样，小熊猫前肢的手掌也有由一块腕骨特化出来，形成一个附加的“假拇指”。

　　由于适应飞行的生活，鸟的前肢变为翼，腕骨、掌骨和指骨愈合或消失，后肢的跗跖骨则可能和起飞和降落着地时增加缓冲力量有关。飞蜥的肋骨延长并穿过体壁，成为体侧皮膜的支持者，皮膜展开如翼，能在树间滑翔。

　　蝙蝠类是唯一真正能够飞翔的兽类，它们前肢十分发达，上臂、前臂、掌骨、指骨都特别长，并由它们支撑起一层薄而多毛的，从指骨末端至肱骨、体侧、后肢及尾巴之间的柔软而坚韧的皮膜，形成独特的飞行器官—翼手。

　　

　　生命的档案

　　

　　自从出现骨骼，大地开始增加了关于生命的记忆。很多早期的物种，因为没有可以长久保存的结构，所有的痕迹荡然无存。然而，像岩石一般缄默的一块块埋葬在不同地层里的骨骼，却在怀抱着一个个生命的秘密入眠。

　　由于骨骼的坚硬和易于形成化石，亿万年前生活过的古动物通过化石保存下来。没有任何其他学科像古生物学那样对脊椎动物的进化提供更多的直接证据，而古生物学几乎完全是基于对动物的骨骼等硬体部分的研究。对于有经验的古生物学工作者，通过骨骼系统的研究可以窥视到几乎所有器官系统：大部分肌肉的起点和止点均在骨块上，通过骨块上的嵴、突和瘢痕可以看出肌肉的位置和发达程度；重要的脑神经可以通过头骨上的孔道显示出其粗细和行径；脑不同部分的发达程度可以由脑颅各部分的比例和骨骼的相对位置而推测出来，不仅头骨上的鼻腔、眼窝和鼓室及岩乳部可以提供出嗅觉、视觉、听觉等器官方面的信息，甚至于某些血管都在骨骼上留有印记。

　　对于人类来说，骨骼能泄露其以前的主人的许多情况，如年龄、性别，甚至生活环境。法医则可以利用这种情况来查明犯罪行为受害者的身份。

　　骨骼也能提供其前主人的躯体活动情况，因为躯体活动可在牙齿、脊柱和骨关节的损耗和磨损痕迹中反映出来。例如，与现代人的骨骼不同，尼安德特人的骨骼特别坚固，这是“干体力活”的一个标志，说明尼安德特人为了生存必须每天都从事繁重的体力劳动。

　　从古老的骨骼里获取一些遗传物质，借助遗传指纹就可以查明与一个去世很久的人的亲缘关系。例如，1991年人们发现了1918年被杀害的俄国沙皇一家的可能的遗骸，引起了巨大的轰动。不久后，与活着的近亲进行的DNA对比证实了这些骨骼的身份。

　　骨骼的形态结构受人体内外环境改变的影响，其中劳动、生活和体育锻炼及营养条件等是最主要的因素。例如，尼安德特人是惯用右手的人。因为骨骼受伤的部位通常引入注目地位于左侧。惯用右手的人对打时才会出现这种情况。骨骼甚至还能显露其主人的社会行为。研究人员从—个古老的尼安德特人的骨骼上发现了受过重伤的痕迹。这个人受重伤后仍生存下来，但他自己不能养活自己。他的生存只能被解释为，有人照料他并为他提供食物。

　　

　　【责任编辑】庞云