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現(xiàn)在,低頭瞅瞅你自己的手,試著不用大拇指,單用剩下那四根指頭把手機(jī)拿起來、劃拉兩下。是不是賊別扭,感覺那手機(jī)像個(gè)滑不溜秋的泥鰍,怎么都不聽使喚?
再瞧瞧你的腳,雖然現(xiàn)在被鞋子襪子裹得嚴(yán)嚴(yán)實(shí)實(shí),但想想看,要是沒了那五根腳趾頭幫你保持平衡,走起路來是不是得像踩高蹺?為啥咱人類,偏偏就長了五根手指頭、五根腳趾頭呢?
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大概四億年前,咱們的老祖宗還不是地上跑的,而是在水里游的魚。它們身上最有希望變成手腳的部件,就是那對胸鰭和腹鰭。
不過你可別以為手指頭是直接從那些薄薄的鰭條變來的,科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),手指頭真正的“前身”,藏在魚鰭的根部,是一小撮不起眼的軟骨。
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后來,一部分膽子大的魚開始嘗試往岸上溜達(dá),它們需要在淺灘泥地里扒拉,需要更大的“腳掌”面積來支撐身體,同時(shí)還得能劃拉水,方便游泳。
于是,這些軟骨開始發(fā)育、分化,最早登陸成功的先鋒,像棘螈,腳趾頭可不止五個(gè),有的多達(dá)八個(gè)。看樣子,自然界一開始也在“廣撒網(wǎng)”,試試哪種配置最好用。
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經(jīng)過了好幾千萬年的“試用期”和“市場競爭”,情況發(fā)生了大變化。上了岸,身體就得跟重力正面硬剛。指頭太多,力量就分散,支撐身體不夠穩(wěn)當(dāng);指頭太少,比如像根棍子,靈活性和抓地面積又不夠,尤其是在還需要時(shí)不時(shí)下水撲騰兩下的兩棲動物階段。
這么一來二去,在支撐力、靈活性、還有游泳能力之間,一個(gè)“性價(jià)比”最高的方案逐漸勝出了,那就是五個(gè)指頭。
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這個(gè)“五”字方案,就像一套被驗(yàn)證過的高效藍(lán)圖,被當(dāng)時(shí)最成功的那批四足動物祖先給固定了下來,并且當(dāng)作“傳家寶”一樣,寫進(jìn)了基因里,一代代傳給了包括恐龍、鳥類、哺乳動物在內(nèi)的幾乎所有后代。
所以你今天手上的“五”,不是你一個(gè)人的,而是跟青蛙、蜥蜴、老虎、老鷹共享的一份古老遺產(chǎn),科學(xué)家管這叫“同源性”。就連鯨魚、海豹這些后來跑回海里的哺乳動物,它們的鰭狀肢骨頭里,還能找到五趾結(jié)構(gòu)的痕跡呢。
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那么,這個(gè)“五”的藍(lán)圖,是靠啥在億萬年里保持得這么穩(wěn)當(dāng),沒讓大伙兒隨便長出六個(gè)、七個(gè)指頭來呢?這就得請出生命體內(nèi)的“總建筑師”——Hox基因家族了。
這些基因就像一套精密無比的施工圖紙和指揮系統(tǒng),在胚胎發(fā)育的早期,就決定了哪里長頭,哪里長尾巴,胳膊腿該從哪兒冒出來,以及最關(guān)鍵的在四肢末端,手指腳趾該怎么排列。
在咱們?nèi)祟惡推渌溉閯游锷砩希?fù)責(zé)劃定手指區(qū)域的這套Hox基因指令,其“編碼區(qū)”就被設(shè)定成了五個(gè)。你可以把它想象成一份有五格托盤的模具,胚胎發(fā)育時(shí),細(xì)胞就按照這個(gè)模具來“澆筑”成形,自然就長出了五根指頭。
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這套系統(tǒng)還自帶“防篡改”機(jī)制。控制手指發(fā)育的這些Hox基因,往往不只管手指這一件事,它們還可能同時(shí)關(guān)聯(lián)著身體其他重要器官的發(fā)育,比如生殖系統(tǒng)。這就好比一個(gè)總開關(guān),連著屋里好幾盞重要的燈。
如果你為了多長一根手指頭,愣去改動這個(gè)開關(guān)的線路,結(jié)果可能不只是多亮一盞燈,而是導(dǎo)致其他幾盞關(guān)鍵的燈全滅了,或者亂閃,那整個(gè)系統(tǒng)就亂套了。
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所以任何導(dǎo)致指頭數(shù)量發(fā)生改變的突變,雖然偶爾會發(fā)生,也就是我們聽說過的“多指癥”,但很容易引發(fā)一系列連鎖的發(fā)育問題,在漫長的自然選擇中,這樣的個(gè)體往往處于劣勢,很難把這種突變穩(wěn)定地傳遞下去。
進(jìn)化生物學(xué)家把這種維持現(xiàn)狀的力量,叫做“穩(wěn)定化選擇”或者“渠化現(xiàn)象”,意思是特征一旦被證明好使且穩(wěn)定,進(jìn)化路徑就像水流進(jìn)了堅(jiān)固的渠道,不太容易發(fā)生大改動了。
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當(dāng)然了,在這份“五指通用藍(lán)圖”的基礎(chǔ)上,不同的動物家族也根據(jù)自己后來的生活習(xí)性,進(jìn)行了各種“魔改”。
比如馬,為了奔跑速度,把腳趾精簡融合成了一個(gè)堅(jiān)硬的蹄子,但它在媽媽肚子里的時(shí)候,胚胎還是出現(xiàn)過五個(gè)腳趾的雛形,后來其他的才慢慢消失。
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鳥類的翅膀,末端指骨也融合了,方便形成飛行的翼面。貓科動物呢,后腳為了跑得快,常常是四趾著地,但前爪為了抓握和攀爬,大多保留了五趾。
咱們?nèi)祟愖约阂餐μ貏e,直立行走后,雙腳的主要承重任務(wù)交給了腳后跟和腳掌,五個(gè)腳趾的支撐作用變小,靈活性也遠(yuǎn)不如手,小腳趾甚至看著有點(diǎn)“摸魚”快要退化的意思,但從骨骼架構(gòu)上看,五趾的底子依然清晰無比。
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