■異齒龍的脊椎缺少了並不連有肋骨的腰部部分。 網上圖片香港人常用一句俚語來形容沒有承擔的人：他這個人沒有腰骨（脊骨）。誠然，脊骨支撐我們的身體，對維持我們身體的姿勢起着重要的作用。從生物學的角度來看，動物被分類為「有脊椎動物」及「無脊椎動物」，更加顯示出脊柱的重要。脊骨曾經有毛病的朋友，更加會明白脊椎對我們每天的追、趕、跑、跳、碰有多重要。那麽我們的脊骨又是如何演化成今天的模樣呢？這次就和大家分享一下現在我們對脊椎演化的理解。
根據現今科學的邏輯，愈早出現的生物身體結構就愈簡單，因此一個很明顯的問題就是：動物的脊椎是怎樣開始的？要回到過去，親眼目擊史前生物的模樣自然並非易事，但現有的生物應可拿來借鏡。根據現今的分類，「有脊椎動物」被歸類於「脊索動物（chordata ）」這個更大的類別之下。
有管道貫通全身
脊索動物不一定有堅硬的脊骨，但都有一條「管道」貫通全身，恍如原始的脊椎。脊索動物之中的文昌魚（lancelet），在分析過基因以後，更加被認為是研究有脊椎動物祖先的模型：文昌魚沒有腦袋，也沒有心臟；牠們沒有完整的呼吸系統，而是直接從皮膚吸收氧氣。因此，看來文昌魚跟有脊椎動物的祖先可能有幾分相似。
在1911年，美國古生物學家沃爾科特（Charles Walcott）在加拿大發現了皮卡蟲（Pikaia）的化石。根據化石的顯示，皮卡蟲生活在大約5億年前，沒有頭骨，游泳的時候可能跟現代的鰻魚有點像。
在身體結構上，皮卡蟲看來跟文昌魚相類；雖然還未能確切肯定皮卡蟲就是有脊椎動物的祖先，但我們已可知道，早在5億年前，原始的脊骨已在發展中了。
仔細觀察人類的脊骨，會發現可以將其分成不同的部分，例如：頭骨下方的頸椎比較細小，而胸腔部分的脊椎卻連接着肋骨；然而到了腰部，肋骨又不見了。這樣「多彩多姿」的脊椎，又是怎樣演化而成的呢？
物種演化變複雜
為了回答這個問題，哈佛大學的古生物學家皮雅絲（Stephanie Pierce ）跟她的研究團隊走訪了不同的博物館，分析了16條完整的脊椎化石。這些脊椎化石的「主人」生活於2億年至3億年前，包括了一些哺乳類動物的近親及遠親。
皮雅絲的研究發現，古代脊椎動物的脊骨比較簡單：例如異齒龍的脊椎缺少了並不連有肋骨的腰部部鈕。然後隨着物種的演化，脊椎才愈變愈複雜。
有否發現哺乳類動物（比方說貓和狗）的四肢是位於身體的下方，而爬蟲類動物（例如蜥蜴）的四肢則在軀幹的兩側？因應這個四肢位置的改變，哺乳類動物的肩膀結構也相應地變更，因而在頸椎下方發展出一個新的脊骨部分。
至於腰部脊骨連接上身與盤骨，則是陪隨產卵哺乳類動物而出現的，因此可算是「脊骨家族」中相對新的成員。
■張文彥 香港大學土木及結構工程學士
短暫任職見習土木工程師後，決定追隨對科學的興趣，在加拿大多倫多大學取得理學士及哲學博士學位，修讀理論粒子物理。現任香港大學理學院講師，教授基礎科學及通識課程，不時參與科學普及與知識交流活動。
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