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哈利波特中的马身有翼兽真能飞?翅膀是飞马的硬伤

归档日期:06-14       文本归类:柏伽索斯号      文章编辑:爱尚语录

  在工业革命之前,马作为重要的畜力动物,马在交通运输、农业生产以至战争中都起着重要的作用,如今“马力”一词仍在显示着马在过去作为人类主要动力来源之一的辉煌。 正因为在古代,马渗透进了人类生活的方方面面,因此出现在典籍或传说中的马数不胜数。不过其中除了普通的马匹,还有不少具有着马的形象,但却带有着神秘能力和灵性的生物,那,就是形形色色的神马。而飞马(或者称天马),就是其中最为人熟知的种类之一。

  相比藏身于森林之中,同样有着白马外表的独角兽,飞马则更有浪漫和力量感。希腊神话中,飞马珀伽索斯从被砍掉头颅的美杜莎体内诞生,依靠两翼飞腾而上,在天界的赫利孔山上创造了诗人们的灵感之源——灵泉。而它本身也被宙斯提升为星座,成为了闪耀在秋季北方天空的飞马座——当然,让我们对它有着深刻记忆的也许不是希腊神话,而是圣斗士星矢和他的标志性招式“天马流星拳”。

  独角兽可能具有独角鲸、板齿犀以及长角羚等原型,因而有各种以假当真的民间传说;与此不同,飞马则是地地道道的幻想中杂糅出的动物。其实理由很简单——地球上所有的陆生脊椎动物都属于四足动物,换句话说,都具有两对附肢。而翅膀从演化角度来说,是由其中一对附肢演化而来。这决定了陆生脊椎动物最多具有四条腿,或是具有一对翅膀和两条腿。

  飞马则违反了这一“戒律”:它具有一对翅膀和四条腿,相当于具有了三对附肢。而在地球上,具有超过两对附肢的动物只有一类:节肢动物。所以说飞马不会具有原型,而是强行将两种动物特征糅合在一起而成。究其原因,很可能是古人希望那能快速奔驰的马儿能够再插上鸟类的双翼,从而成为能跑能飞、能在人世和神界间穿梭的使者。这可以说是古人对速度和自由向往的体现了。

  凭空多出一对附肢的飞马,虽说并不影响神话传说中对它们进行的文字描述,然而这却苦了要根据神话传说进行绘画或雕塑的艺术家们——这双多出来的附肢,要安放到哪里才能显得自然和谐不做作呢?经过多年的揣摩,艺术家们最终达成共识,认为将翅膀安放在肩部后侧看起来最为自然。这也是我们在艺术作品中看到的飞马的典型形象。无独有偶,作为上帝信使的天使们也存在同样的问题,而艺术家们也用同样的手段解决了。

  但是,这种安置方式在熟稔动物解剖结构的博物学家眼中却是一种荒谬的设计——这样的翅膀,是无法让飞马和天使飞起来的。 首先,对于鸟类来说,由于翅膀就是前肢演化而来,因此翅膀内的骨骼可以依靠肩带牢固地固定在躯干上,从而获得运动的支点。反观飞马和天使,翅膀在肩部后部的着生方式,使得翅这对附肢的骨骼需要和前肢骨竞争肩带位置,肩带是难以承受悬挂身体的力量的。

  其次,飞马和天使翅膀的翼展普遍偏低。举个例子来说,目前世界上已知最大的可飞行鸟阿根廷巨鹰,其体重和一般人类接近(约70公斤),但其翼展则达到惊人的7米。对于马这类体重动辄数百公斤的动物来说,所需翼展更是大得吓人。艺术作品中那翅膀的大小对于飞行简直是杯水车薪。

  第三,即使拥有了足够大的翅膀,飞马和天使也无法扇动。对于鸟类来说,它拥有可达体重1/5到1/4的胸大肌来强有力地驱动翅膀——这就是为何鸡胸肉那么大块的原因。而这一比例的胸大肌,对于人类和马来说,是无法附加在肩部位置的。所以说,那些艺术作品中的飞马和天使的翅膀,对于飞行来说只是中看不中用的花架子罢了。

  虽说飞马和天使是人类臆想出的生物,但这并不影响人们追逐飞翔的梦想。在刘慈欣的小说《天使时代》中就描绘了这一场景:通过基因技术对胚胎进行改造,制造出了有翅膀的马、可以以杂草为食的人类,以及具有双翼可以飞行的战士。电影《X战警》中,也同样出现了带有双翼的变异人。抛开这故事中设计的伦理和政治问题,通过基因工程技术,能否做到让飞马和天使走入人间呢?

  从前面可以看出,要想将飞马和天使带入现实,核心的问题就是如何让四足动物多长出一对附肢,并且按照人类的目标进行分化。这是一项十分困难的工作,不过目前,人们已经对附肢发育进行了较为充分的研究,为实现这些目标打下了基础。

  科学家们发现,在胚胎完成神经管形成后,在尚未分化出附肢的身体两侧的特定部位,具有一些在将来参与附肢形成的细胞群体。因此这些部位被称作附肢场。对于附肢场来说,它具有决定附肢位置和数量的能力。在通常情况下,沿着动物胚胎体轴方向上,一些重要的调控基因(如Hox基因)梯度表达,形成了前后两对附肢场,这就是前肢和后肢的起源。但是如果通过某些因素将附肢场分割,就会造成产生额外附肢的情况。这一现象最有名的例子就是当蛙类胚胎被吸虫寄生后,由于附肢场被破坏,从而产生多个额外附肢的情况。

  附肢场的形成是细胞产生的一些物质决定的,因此用这些物质处理早期胚胎也能导致多肢现象的产生。视黄酸和成纤维生长因子就是两个例子。用视黄酸处理早期胚胎,可以引起处理部位生长出额外的肢芽,并发育为额外的附肢。在一些实验中,用视黄酸处理蝌蚪的尾部,可以让蝌蚪成为尾巴上长有数条小型腿的怪物。而用成纤维生长因子进行诱导,也能产生类似的额外附肢。

  如此看来,如果人类能够精确调控附肢场的产生和分化,那么产生额外附肢的问题就可以解决了。接下来的问题是如何让这对额外的附肢发育为翅(前肢)而不是后肢,毕竟没人希望看到背上有一对腿的生物吧。 前后肢的特化调控,其实也是一系列基因,尤其是起基因调节作用的基因表达变化所致。典型的就像鸡体内的TBX4和TBX5基因一样,前者的表达可以使得肢芽向后肢发育,最终产生爪等组织,而后者的表达则可使得肢芽最终长出飞羽而成为翅。因此,对于额外产生的附肢,如果人类能精确调控这类基因的表达,让这些附肢向人们希望的方向发育,那么要创造出飞马或天使,就不是天方夜谭了。

  不过需要看到的是,目前人类对基因操作的精度,还远远达不到刘慈欣小说中描述的“面向对象编程”。不要说生产具有完整形态和功能的飞马和天使的翅膀,就是前一段时间网上谣传的“转基因多翅鸡”,依照目前的技术也无法达到。但是可以预见的是,随着生物技术水平的发展和提高,人类终将能够使用更加精密和精确的手段对基因进行操作,来生产符合人类期望的生物。到了那时,这一切就要交给伦理了。

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