用毛「感」走蟲

哺乳動物的毛髮功能

所有哺乳動物都有毛髮（即使是醜得離譜的裸鼴鼠^註也有幾根陰毛），或多或少罷了，不過人類算是其中毛髮最少的。毛髮的主要功能是為我們的祖先們保暖，人全身約有五百萬根毛髮，其中大部分每天生長約○．四公釐（○．○二英寸）。這毛髮量聽起來好像很多，但與海狸上百億的毛髮和灰蝶的一千億根毛相比，這個數字就顯得微不足道了。

人類在演化過程中捨棄掉如此多毛髮，這在靈長類動物中絕無僅有，發生的原因目前尚不清楚。基因中有跡象顯示，我們約在一百七十萬年前就不再努力長毛了。

人類捨棄掉這麼多毛髮的原因

人類的體毛生長可能已轉化為青春期後的第二性徵，當我們準備好生育時才會出現。有個有趣的觀點是這樣的，人類毛髮脫落是因為跳蚤等體外寄生蟲作祟。

當人類的社群性格發展得更加明顯，群聚生活變得更緊密，跳蚤和蝨子的問題會變得更令人在意──將容易窩藏寄生蟲的毛髮削減掉，可避免牠們大批繁殖侵擾而造成破壞。

另外有個理論認為，人類學會用火之後，濃密的毛髮可能就成了一種負擔──毛髮稀疏的人引火自焚的機率比較小──但這個說法有點站不住腳。

你閱讀本節時或許已經發現，我們對毛髮的了解遠不及我們所未知的。為什麼有些人頭髮是捲的，有些是直的，為什麼我們有頭皮屑，為什麼陰毛如此粗硬，這些都是待解的科學謎團。

一步一步解開毛髮的謎底

雖然如此，但基本生物學原理套用到所有毛髮上都還是說得通的。毛髮從深陷皮膚的毛囊中發芽，細胞在那裡分裂和繁殖，將毛髮從真皮乳突中擠出，有點像擠牙膏。你的頭髮在夏天長得比冬天時更快，毛髮的學術名稱為複層鱗狀角質化上皮（stratified squamous keratinized epithelium）。

複層意味著它是一層又一層細絲拼排而成，鱗狀表示它表面的細胞扁平，角質化上皮是一種由角蛋白組成的動物組織，角蛋白是相當特殊的纖維蛋白，許多堅韌而靈活的動物身體部位都由這種基礎材質構成，包括頭髮、指甲、爪子和蹄子。

毛髮實際上已經死了，裡面沒有生化活動，但讓我們截取一根髮絲的橫切面來看看。它由三個主要的同心環組成：位於中心的是柔軟細緻、相對無明顯結構的髓質。

包圍它的是皮質，皮質為毛髮提供堅韌強度和支撐結構，並賦予其顏色（取決於黑色素含量）。然後是角質層外殼，其表面覆蓋著一層油性防水脂肪，只有薄薄的一個分子那麼厚。

毛髮的生長週期可謂絢爛又奇特，可分成三個發育階段，你身上的每根毛必定處於其中之一：較長的毛髮生長期；較短的衰退分解階段，此時毛囊收縮；以及休止期，此時原本的毛髮脫落，新的毛髮開始生長。

註解

• 裸鼴鼠是哺乳類動物中唯一的溫度順應者（thermoconformer），牠們與昆蟲一樣，實際上是冷血動物，不必為調節體溫的事操心。

——本文摘自《有點噁的科學：尷尬又失控的生理現象》，2023 年 8 月，時報出版，未經同意請勿轉載。

愛犬慘死，兇手逍遙法外。縱然不是每個人都如電影《捍衛任務》的 Johon Wick，身懷絕技，謀求私刑正義；^[1]透過科學管道，至少可以討個答案，獲得心靈平靜。義大利某隻母的傑克羅素㹴（Jack Russell Terrier），橫屍寵物旅館的院子，得年 8 歲。犬舍的網子破裂，有向內拉扯的痕跡。寵物旅館老闆養的3隻荷花瓦特犬（Hovawart），嫌疑重大；然而事後到場的獸醫，卻認為野生狐狸或海狸才是罪魁禍首。傑克羅素㹴的主人心有不甘，遂找上波隆那的一所動物疾病預防研究機構（L’Istituto Zooprofilattico Sperimentale della Lombardia e dell’Emilia-Romagna）。^[2]

解剖狗屍

這隻傑克羅素㹴死後，在日均溫 7 °C 的環境，被擱置 18 到 20 個鐘頭。接著於 − 18 °C 的冰庫裡，凍了 1 個月，才被研究機構拖出來驗屍。從外觀看來，牠生前的健康狀況良好。不過，毛皮沾血，且有 14 道 7 至 10 公厘，略呈橢圓，邊緣清楚的咬傷，分佈於頸、肩、胸、肋弓、大腿（照片）和鼠蹊。另外，腰部還有個 10 公分長，2.5 公分寬的大傷口。剝掉狗皮後，可見創傷頗深：左邊頸、胸的肌肉浸潤於血中；胸腔與腹腔內，也有輕微出血；肋間肌、肋膜及腹壁穿孔；並有一根肋骨骨折。綜合以上，牠顯然死於咬傷穿透胸部，^[2]使空氣在肋膜腔中累積而壓迫肺臟，^[3]所導致的氣胸（pneumothorax）。^[2]那麼究竟是什麼動物如此殘暴？

nDNA vs. mtDNA

兇手遺留在死者身上的 DNA，是指認身份的好線索。^[2]細胞中的細胞核（nucleus）和粒線體（mitochondria）都含有 DNA，^[4]分別簡稱為 nDNA 與 mtDNA，兩者並不相同。以人類為例，前者包含從雙親得來的 2 至 3 萬個基因；後者則有 37 個，主要遺傳自母親。^[5]分析 nDNA 的短縱列重複序列（short tandem repeat；STR），也就是一些鑑別度高的小片段；^[4]或是單核苷酸多型性（single nucleotide polymorphism；SNP），即DNA序列中單一鹼基的變異，^[6]便能辨識個體。^[2]

以此案來說，最理想的作法，當然是從㹴犬身上的咬傷取樣，分析 nDNA，再比對兇嫌的樣本。可惜屍體於運送的過程中，大概已經受到汙染，驗了也未必準確。再加上寵物旅館的老闆，絕不可能讓3隻荷花瓦特犬配合調查，這個辦案方向根本毫無希望。^[2]

好在天無絕人之路，數根 5 到 10 公分不等，顏色有深有淺的毛髮，不僅卡在死者的牙縫裡（照片），還纏於腳掌上。它們出現的位置奇怪，長得又跟梗犬的不同，或許正是來自兇手。儘管鑑識採集的毛髮時常不帶毛囊，^[2]而髮幹的 nDNA 含量又極低，不過會有相當充足的 mtDNA，^[7]可以辨識物種。於是，鑑識人員挑了最長又最完整的 4 根送驗。^[2]

狼 vs. 犬

毛髮 mtDNA 分析的結果，顯示其來源非狼即犬，才不是獸醫瞎說的狐狸或海狸。如果進一步由傷口位置，回推攻擊方式，嫌疑範圍又會縮得更小：^[2]

狼（Canis lupus）作為掠食者，攻擊講求效率。最好不太耗費能量，便獵得豐美肉食。特別是遇到傑克羅素㹴，這種小型犬的時候，會朝頸部直接咬死，然後狼吞虎嚥。此外，該寵物旅館附近，沒有狼出沒。^[2]

相對地，狗（Canis lupus familiaris）打起架來，才會全身從頭到尾胡亂咬。好不容易把對方搞癱了，卻放著全屍一口沒吃。因此，本案的兇手應該是中、大型犬，而且當時有機會與死者接觸的，唯有那 3 隻毛髮長度和顏色，與證物完全吻合的荷花瓦特犬。^[2]

身後貢獻

鑑識團隊完成狗主人託付的任務後，撰文介紹將 mtDNA 的細胞色素 b 基因（cytochrome b gene），放大並定序，最後確認物種的細節。^[2]雖然不曉得他們的努力，是否有助司法公道，但是好歹已為學術研究貢獻心力。天下蒼生多少默默無聞，死後被立碑著傳的又有幾個？一隻備受寵愛的傑克羅素㹴，能榮登學術期刊，也算不枉此生。

參考資料

1. ‘John Wick’. IMDb. (Accessed on 02 AUG 2023)
2. Roccaro M, Bini C, Fais P, et al. (2021) ‘Who killed my dog? Use of forensic genetics to investigate an enigmatic case’. International Journal of Legal Medicine, 135, 387–392.
3. McKnight CL, Burns B. (15 FEB 2023) ‘Pneumothorax’. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing.
4. Department of Emergency Services and Public Protection. ‘Nuclear DNA’. U.S. Connecticut’s Official State Website. (Accessed on 01 AUG 2023)
5. Storen R, Smith E. (11 JUN 2021) ‘Mitochondrial donation in Australia.’ FlagPost by Parliament of Australia.
6. Gunter C. (01 AUG 2023) ‘Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)’. U.S. National Human Genome Research Institute.
7. Tridico SR, Koch S, Michaud A, et al. (2014) ‘Interpreting biological degradative processes acting on mammalian hair in the living and the dead: which ones are taphonomic?’. Proceedings of the Royal Society B, 2812014175520141755.

希臘哲學家柏拉圖，形容人是「無毛的雙足行走者」（featherless biped）。今天，在靈長類中，人是唯一沒有多少體毛，而且是汗腺密度最高的哺乳類動物。但 320 萬年前，在南猿露西的時代，她還是全身毛茸茸的。

為什麼人類沒什麼體毛，卻又超會流汗？ 

有遺傳學家根據毛髮的基因，去研究這個問題，得出的答案是：約 170 萬年前。那正是直立人出現的時代。

他們不再樹棲，活躍於非洲乾旱炎熱的稀樹大草原上，每天需要走或跑上約 10 公里的路，去採集地下根莖食物，或尋找肉食，身體會產生大量的熱。

為了散熱，身體需要流汗，但全身是毛髮，不利於流汗，只能像狗那樣，張大嘴巴大口喘氣來散熱。於是，人慢慢演化出非常容易散熱的無毛身體，並大量增加全身的外分泌汗腺（俗稱小汗腺），以流汗的方式來散熱，只留下頭部、腋下和私處的少數毛髮。

近年，生物學家已經找到了外分泌汗腺替代體毛的基因機制。 

高密度的汗腺取代了體毛，可以讓人體非常有效地散熱，可以讓今人跑大約 3 小時的全程馬拉松（47.5 公里），中途不必停下休息散熱。

沒有其他陸上大型哺乳類動物，可以像人類那樣如此長跑，擁有如此完善、如此容易散熱的身體。這是直立人在非洲草原上，為了生存而演化出來的一大成就，也是直立人留給我們現代人最珍貴的遺產之一。 

堅挺的鼻子，也是為了保濕！

為了不讓身體過熱，直立人還演化出挺起的鼻子。

黑猩猩的鼻子是塌下去的，南猿露西的也一樣，但直立人的鼻子卻是挺起的，有鼻腔，在化石上有其痕跡，直到現代人都如此。歐洲人的鼻子，一般又比亞洲人的更高挺。

這樣的鼻子有替身體保濕的功能，可以防止肺部在乾旱的非洲草原上脫水。 

擁有「爆汗體質」後，我們可以把羚羊追到熱昏！

在直立人的時代，弓箭等武器還沒有發明。直立人是如何長跑去追殺獵物？

很簡單，利用人體毛消失以後容易散熱的身體，去把獵物（比如牛羚）追到熱死！這也是現代非洲和南美洲某些狩獵採集族群，仍然普遍採用的好辦法。

一旦發現了（比如說）牛羚的足跡，直立人可以耐心長跑追上去，像跑馬拉松那樣。牛羚雖然跑得比人快，但牠全身是毛，難以散熱，跑一段路就需要停下來喘息散熱，否則會熱死。

然而，直立人不需要休息散熱，經過幾個小時的長跑後，就可以追上牛羚。這時，牛羚已經被追趕到熱昏了，倒地就擒。如此看來，人類長跑的起源，竟然是為了吃肉，若為吃素不必長跑也。 

相比之下，跟人類最親近的黑猩猩，住在森林深處，有樹蔭的庇護，活動範圍很小，每天只走大約 2 公里，沒有散熱的問題，到現在還保有全身毛髮。

但這也意味著，黑猩猩的世界很小，如今依然局限在森林內，走不出非洲。你若想在非洲以外的地方見到黑猩猩，一般只能在動物園內，見到那些在非洲雨林捕捉到的，被囚禁的黑猩猩。然而，人類沒有了毛髮，卻更能適應種種炎熱或寒冷的環境，可以走出非洲，向全世界擴散。 

從猿到人模人樣的歷史演化

所謂人類演化史，基本上就是一個猿的身體，如何慢慢演化成一個人的身體的過程。

這整個歷程，充分展現了演化驚人偉大的力量：它可以把猿類變成人類。

但演化也需要非常漫長的時間。從 600 萬年前人類和黑猩猩分手算起，到 440 萬年前的阿爾迪時代，歷經了 160 萬年的演化，人還是長得像猿，頂多只是開始學會兩腳走路，而且還不是走得很好。

如此又經過 100 多萬年的演化，到 320 萬年前的阿法南猿露西的時代，露西的雙足行走總算有些進步，走得比阿爾迪穩健，但露西還是長得矮小，頭腦小，手長腿短，大腹便便，沒有腰身，全身還是毛髮，像黑猩猩多過像現代人，而且她仍住在樹上！ 

一直到大約 200 萬年前直立人的時代，我們才看到圖爾卡納少年那樣精采的人物，終於有些人樣了。古人類學家常形容他是個「美少年」，擁有「漂亮的骨骼」，主要指他的骨骼相當完整，也指他幾乎脫盡毛髮，皮膚黝黑，身材高大，頭腦增大，兩腿修長，兩手較短，腹部收小，有了腰身，幾乎像現代人了（下圖）。

他不再像猿類，也不再住樹上，而在稀樹草原上活動覓食。他這種身材和腳部骨骼，不但雙腳走得比露西好，步伐流暢，步幅大，而且還非常適合長跑去追殺獵物，也適合走遠路。

如果他在現代操場上遠遠走過來，你會一時眼花，以為是哪個鄰家美少男，忘了穿衣服就跑出來玩（是的，直立人還沒有發明衣服。人類要到大約 7 萬年前的智人，才開始穿衣）。 

到了 200 萬年前左右，人類演化終於來到了一個高峰，有能力走出非洲，上演一場轟轟烈烈的《出非洲記》（Out of Africa），開始去征服中東、高加索地區、東亞和東南亞等地。走出非洲的最早人類，就是像圖爾卡納少年那樣的直立人。 

——本文摘自《人從哪裡來：人類六百萬年的演化史》，2022 年 6 月，時報出版 ，未經同意請勿轉載。