大朋友小朋友们,我们今天要来探讨一下,为什么人的每个手上有5个手指这个问题。在开始前,我们要先看一个小故事。大家都知道圆周率π(念“派”)对吧。π里包含着神秘信息,你知道吗?如果人类能把π的小数点后的数字一直写下去,那么到某一个时刻,人类就将看到1000个连续的0,好像一片茫茫的白雾一样。
而在这1000个0结束后,将出现柳暗花明的一幕:人类将看到一些并不随机的数,这些数里包含着一个高级智能留下的信息…这段内容来自于美国著名的天文学家和科普作者卡尔·萨根(Carl Sargan)的著名的小说《接触》(Contact)。后来它被翻拍成了好莱坞电影《超时空接触》。遗憾的是,要想看到这条信息,π必须以11进制计数,然后展开。
萨根大爷在书中说,人类之所以还没有看到这条信息,因为人类喜欢10进制,本能地想不到还可以用11进制玩~萨根大爷所说的“神秘信息”究竟存不存在,其实是一个尚未被证明的数学问题(有兴趣的可以搜索“费曼点”)。但是他给我们另一个很好的启发:为什么人类这么喜欢10呢?一个方便的答案就在我们的双手上。我们有10个手指,每只手上都有5个。另外,我们还有10个脚趾,也是左右各5个。
我们这么喜欢10,和我们的手指数量有很大的关系。那么在自然界,难道只有我们人类的手指数量这么特别吗?为什么有些动物,比如马,每条腿上看起来只有1个趾,有些动物,比如熊猫,每个掌上却有6个趾呢?其实,人类每个手有5个趾并不是偶然。许许多多动物和人类一样,都有5个趾。实际上,鸟类、两栖类、爬行类和哺乳类在某个胚胎阶段都曾有5个趾,后来一些动物的一些趾长在了一起,或者没有进一步发育。不信?一起来看看!
灵长目的动物就不多说了,几乎所有灵长目的动物每个掌都是5个趾。有少数灵长目动物,比如蜘蛛猴的拇指长度只有其他4个趾的15%,退居二线,几乎看不出来了。食肉目阿猫阿狗的每个前爪有5个趾。狗的每个后爪其实也有5个趾,但平时着地的是4个,另外那个退化的叫做“狼趾”。猫的前爪实际上也有一个很小的“狼趾”,但是阿猫的每个后腿就只有4个趾,另外那个被进化吃掉了。
实际上,食肉目的动物中,许多动物的每个前腿有5个趾,每个后腿为了追求速度退化掉了1个趾,只剩下了4个趾。考拉的前脚掌各有5个趾,其中2个和另外3个相对,这可以帮助它们牢牢抓住树枝。而它们后腿也有5个趾,只不过第二个和第三个长在了一起,考拉的这种爪子叫做梳爪(grooming claw),帮自己梳妆扮靓用滴。实际上,只有人类和其他灵长目动物才有对生拇指,对生拇指能够让灵长目动物更好地抓握东西。
你看到能够抓着竹子的胖达的“拇指”,其实是假的。大熊猫的"拇指"其实是桡骨末端的籽骨变的,为了它们抓东西吃方便。当然了,别的熊可没有这种变化。那有人要问了,牛、马、羊这些动物是怎么回事呢?它们不是只有1个或2个趾吗?其实,牛、马、羊这些有蹄类动物都曾有5个趾,只不过它们现在只用其中的1个或2个趾走路(鹿和牛有2个)。其他的趾被进化吃了大半,退到了不显眼的地方。
有人肯定不同意5趾的说法,并且会反驳,为什么鸟只有2条腿,而且脚趾的数量一般只有2到4个,而不是5个呢?其实鸟类的翅膀也是前腿变的,而且在某个胚胎阶段小鸟们都曾有5个趾。比如在下面这个鸡的胚胎图片中,你可以看到小鸡的第4个和第5个退化的趾,它们变成了矮短的嘟嘟头。鲸和海豚的后腿,连带着后腿上的趾已经基本找不着了,因为它们在大约5千万年前变小退化了。但它们的前腿,也就是它们的前鳍上还可以看见5个趾。
蛇的腿,以及腿上的趾虽然被进化吃了,但是它们身体里还保留着可以长出(小短)腿的基因。比如蟒蛇在胚胎阶段曾经有过一小丢丢的腿。如果我们把时间继续往前推,你看生活在大约2.7亿年前的兽孔目动物(therapsid)也有4条腿、每条腿5个趾。其实,和神秘数字5搭配在一起的,是另一个神秘数字4。这些有5个趾的动物,都属于四足动物。四足动物(四足总纲)的意思就是有四条腿的动物。
除了我们常常能见到的地上走的,比如爬行动物(比如蜥蜴、蛇)、哺乳动物(比如人类、牛、阿喵)以外,实际上天生飞的鸟类,还有两栖动物(比如青蛙)也是四足动物哦。这些动物都有共同的四条腿的祖先。四足动物的祖先一开始生活在水中,后来慢慢地转移到浅水的地方居住,再后来干脆搬上了岸。那么,是不是一开始上岸的四足动物共同祖先就有5个趾呢?四足动物的趾都是从类似鱼鳍的骨头演化来的。
实际上,第一批上岸的四足动物祖先每个腿上有8个趾。后来,一些趾慢慢消失,出现了7趾的动物,接着出现了6趾,最后出现了5趾动物。棘螈(Acanthostega)又名棘鱼石螈,是一种已灭绝的四足总纲动物,体长约0.6米,是最早有明显四肢的脊椎动物。它生活在约3.6亿年前的泥盆纪。棘螈的每只脚上有8个趾,而且排列成脚蹼的样子。
鱼石螈(Ichthyostega)也是一种早期的四足动物祖先,它们生活在大约3.6亿年前的泥盆纪。它的每条后腿上有7个趾。图拉螈(Tulerpeton)生活在大约3.6亿年前的泥盆纪,可以生活在水里和陆地上。它的每个前后腿都有6个趾。彼得普斯螈(Pederpes)是石炭纪的四足纲生物,生活在距今大约3.4亿年前。它的每个前足有6个趾。
原水蝎螈(Proterogyrinus)生活在大约3.2亿年前的石炭纪晚期。它体长长约2.5米,每个前后腿都有5个趾。那么为什么一开始的8个趾变成了现在的5个呢?关于这点,科学家们有很多假设。虽然大家不能完全确定这种变化的来源,但是一般认为,这和腕以及踝的运动有关:更少的趾可以让这两种关节变得更灵活而且更能承重;多趾的动物的手脚一般比较僵硬,而关节也不太灵活。照这么说起来,人的指头会不会越变越少?
小拇指最小,是不是因为要消失?有可能。拿连接手指的屈指浅肌(Flexor digitorum superficialis)来说吧,20%的人的小拇指里已经没有这种肌肉了,或者只有一个手的小拇指里有屈指浅肌,而且这些人的抓握力量并没有因此变弱,这似乎表明小拇指的确是没什么用的。那么脚趾呢?最小的脚趾会不会也消失呢?许多人认为这是小脚趾不可避免的结局。
原始的灵长目动物的最重要的脚趾是第三个,也就是中间那个趾。这个脚趾承受了很大的力量。后来在进化的过程中,大脚趾和第二个脚趾逐渐承担起了更大的作用,而小脚趾逐渐变得越来越小、越来越不重要。最明显的证据就是小脚趾的大小,而且许多人的小脚趾的指甲只有很小一点点,甚至完全没有。
珍惜你的小拇指和小脚趾吧,它们可能正在被进化当手指饼干一点点地吃掉~↓↓↓终极进化形态~二进制手指↓↓↓★★点击阅读原文里面有可以听的睡前故事哟★★热门活动免费领编程猴干货课程 | 清华老师主讲今年5岁的《环球科学》清华科学夏令营等你来,无人机 + 新版干货实验不过瘾,请戳这9个健康谣言,就别再一代代传下去了树先生,我可以吃你的皮和叶子,喝你的汁吗?
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