肛门是如何“转正”的？

肛门是我们很少提及的身体部位，在日常生活中，它也基本没有存在感，好像有它没它都一样。但事实上，肛门的作用可太大了，患有便秘的人们能更深刻地体会到这一点，排便不畅的痛苦不亚于其他各类疾病。

但是，你能想象吗?生命刚出现的时候，生物们其实是没有肛门的，那时候的生物是如何消解“宿便”的呢?肛门这个重要部位又是如何演化的?

口肛合一的动物

我们知道，吃下去的食物不可能百分百地转化成养分，总有一些东西是身体用不了的，这些东西我们称之为废物。如果废物堆积在身体内排不出去，最终就会将身体撑爆。在生物还很迷你的时期，废物也都是微粒，可以通过皮肤排放到外界。但随着生物越来越大，废物体积也在变大，它不再能轻松排出体外，这可怎么办呢?这时候的生物全身只有一个开口，那就是嘴巴，于是，废物只能从这里排出，我们将这类生物称为基础动物。

海绵和海葵是常见的基础动物，胚胎发育时分裂出的胚孔最终发育成了嘴巴，同时也是它们的肛门。海绵和海葵的体型都不大，它们不爱运动，常常将自己埋在海底淤泥中，一整天一动不动。当猎物经过时，海绵们就伸出有毒的触手麻翻它们，吞入口中。将食物消化完后，废物经过相同的通道再次回到口中，由此排出体外。科学家猜测，可能是为了方便原路运输废物，海绵们的体型才长得不太大。

“粗制滥造”的临时肛门

本来科学家以为，像海绵和海葵这样原始的生物就是没有肛门的，可是栉水母的出现完全颠覆了这一认知。栉水母也属于腔肠动物，也就是我们通常所说的有口无肛门的一类动物，大多数时候科学家都看不到它的肛门，让人想不到的是，它竟然能临时“制造”肛门。

2016年，美国迈阿密大学的演化生物学家威廉·布朗拍摄下了栉水母从进食到排遗的一系列视频：经过基因改造后发出荧光的小型虾蟹和斑马鱼作为食物投放到水缸中，栉水母来者不拒地吞下了这顿大餐。通过追踪荧光蛋白，科学家可以轻松观察到食物在栉水母体内的通行路径。一段时间后，与科学家预想不一致的事情发生了，一粒粒红色小点不是从栉水母的口中，而是从其身体末端的小孔里排了出来!

这个小孔被认为是栉水母的“临时肛门”，是只有在需要排遗时才会形成的开口。当体内废物堆积时，栉水母的肠道就会向外扩张，直到与表皮融合在一起，表皮裂开一个之前没有的小孔。当废物通过这个新肛门排出体外后，肠皮和表皮就会分离，各自恢复为单独的两层，小孔消失。临时肛门形成速度快，使用率也很高，成熟的栉水母几乎每小时都得制造出一个新肛门，而幼年栉水母大约每10分钟就会生长出一个肛门。

这个临时肛门与正式肛门具有相同的功能，因此我们知道，最晚在7亿年前，也即栉水母的祖先出现的时候，类似肛门的结构就已经演化出来了。

飘忽不定的“肛门”

在栉水母身上发现了临时肛门后，一个新的疑问浮现在科学家们的脑中：根据基因谱系和身体构造分析，栉水母和海绵、海葵及水母属于近亲关系，它们拥有共同的祖先。那么，为什么栉水母有临时肛门，海绵、海葵却没有呢?唯一合理的解释是，7亿年前，完整的消化道和附属的肛门都在某种远古动物祖先身上出现了，随后在海葵和海绵身上消失了，在栉水母的身上有部分残余。再后来，它们才重新出现。

肛门再次出现的时间是什么时候呢?科学家估计，大约在5亿年前。在中国云南省澄江县，有一个著名的动物化石群，柔软潮湿的地质环境将5.3亿年前该地区所有种类的生物完整地制成化石保存了下来。正是在这里，科学家们找到了拥有正式肛门的最早的生物。20世纪八九十年代，科学家们在澄江找到了阴茎蠕虫的化石，发现它具有与人体相似的消化系统和结构完整的肛门。

在对阴茎蠕虫的肠道、胃部和肛门的基因表达进行了研究后，科学家发现了一些演化的规律，这种蠕虫的消化系统的演变过程与人类、鱼类和蛙类相同，而且演变过程中涉及的基因也完全相同。其中两种基因在肛门的进化中扮演着至关重要的作用，它们让生物演化出了功能完整的肛门，而其它没有这些基因的生物只有“临时”肛门。

再次变化的肛门

但是肛门的奇怪之处还不仅如此。在深入研究后，科学家们又发现，尽管蠕虫的肛门结构看起来与人类的很相似，但是两者的来源却并不相同。前文说过，在基础动物中，胚孔会发育成嘴巴。在蠕虫身上，胚孔也发育成了嘴巴，但在胚胎中与胚孔相对的另一头，它还多了一个开口，这个开口就发育成了蠕虫的肛门。本来，科学家们以为人类的肛门也与此相似，但对胚胎发育进行分析后，他们发现，人类的胚孔发育成了成体的肛门，而另一端新的开孔发育为了嘴巴。

为了区分这两种肛门来源不同的生物，科学家将蠕虫类的生物称为原口动物，人类这样的则称为后口动物。除了人类外，海星等棘皮动物、其他的脊索动物也属于后口动物。为什么肛门的故事又发生了改变呢?

在澄江化石群找到的目前最早的后口动物——皱囊虫也许能稍稍解开我们的疑惑。皱囊虫长相很怪异，它就像只有一个开口的袋子，长着一张“血盆大口”，嘴巴上方还有四对眼睛似的锥形孔洞，但这并不是眼睛，其实是鳃孔的雏形。你可能迫不及待要提出异议了，皱囊虫既然只有一张大口，那不就是有口无肛门吗?它怎么是后口动物呢?其实是因为它拥有那四对锥形孔洞。

在早期的后口动物中，鳃孔是气体交换和废物排出的重要器官，当它们将水和食物一起摄入体内时，多余的水和消化后的较小的废物会从鳃孔流出。后来的后口动物也继承了这一特征，水生鱼类的必需结构是鳃孔和鳃裂，陆生动物尽管不再靠鳃呼吸，但在胚胎发育过程中依然会出现鳃裂结构。因此，鳃孔被认为是后口动物最典型的特征，而拥有鳃孔雏形的皱囊虫就被归类为了后口动物。

而有鳃孔无肛门的皱囊虫给我们提供了另一种思路，当既能呼吸又能排泄的鳃孔出现时，肛门的作用逐渐被鳃孔取代，所以它是不是再次消失了?而随着废物的颗粒越来越大，鳃孔无法排出时，肛门又演化了出来?这些问题都还等待更多的研究来解答。

肛门，这一小小的结构经历了这样复杂的演变过程，直到今日，它演化的秘密都还没有完全解开。