你有没有想过，你为什么有五根手指？

中科院物理所 · 公众号 · 物理 · 2024-11-07 13:24

主要观点总结

文章主要探讨了为什么大多数动物有五根手指，以及手指数量的变化在动物进化中的意义。文章提到了四足总纲动物的起源、手指数量的演化过程，以及相关基因的作用。还介绍了不同动物的手脚指式发展状况以及对应的物种特征。

关键观点总结

关键观点1: 为什么大多数动物有五根手指？

这是因为在脊椎动物中，五根手指是一种普遍的特征，与四足总纲动物的进化有关。四足总纲动物是从离开水域的鱼进化而来的陆地生物，这些动物的祖先在水中生存时可能不需要太多手指来进行行走或其他活动。在进化过程中，五根手指成为了一种适应陆地环境的优势特征，有助于支撑身体、抓取食物等。除此之外还有其他原因也影响着动物的手脚数量的发展演化。

关键观点2: 哪些因素会影响动物的手指数量？

影响动物手指数量的因素有很多，包括基因表达、环境因素等。研究表明，调控基因的表达量、表达区域以及表达时间都会影响手指脚趾的发育状况。此外，一些环境因素如胚胎发育过程中的细胞凋亡也会影响手指数量的变化。

关键观点3: 不同动物的手脚指式发展状况如何？

不同动物的手脚指式发展状况各有不同。一些动物的手指数量会发生变化，例如马科动物会减少手指数量以便更快行走，而鸟类则通过演化形成了适应飞行的翅膀结构。此外，还有一些动物通过改变手指数目来适应不同的生活方式，例如大熊猫通过演化形成了特殊的“伪拇指”来更好地抓握竹子等食物。

正文

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从左到右依次是黑猩猩，智人以及某种南方古猿属的手部骨骼。图源： archaeology.wiki

变色龙的3+2脚。图源： fineartamerica

人类的大拇指在灵长类当中可以说非常灵活，相比于其他灵长类适应于树栖的手更可以制造复杂的工具，而大拇指相关肌肉（尤其大鱼际这块）和灵活程度也在手活动过程中至关重要。所以说大拇指断掉则是重伤级别，小拇指断掉是轻伤级别。

大鱼际受伤时感觉很使不上劲

对自己的指头删删改改

删改自己指头的生物当然是为了生存。当不需要五指型附肢来支撑身体、抓东西或游泳，反倒需要更少指头去加快速度行走，那肯定选择减少手指。

马科动物减少自己手指脚趾为了方便中指站立以及加快移动的速度。鸵鸟作为陆地鸟类的速度之王是为数不多只有两个脚趾的鸟。牛科动物让第三和第四趾作为承担体重的中坚力量，而第二和第五趾则比较小，用于辅助运动（如在山上攀岩）。相比之下，马的亲族河马与牛的亲族犀牛脚趾数目分别是四根和三根，而且都很大，以便于支撑体重。

中图左到右依次是犀牛，马，河马，鹿的脚趾。图源：参考文献[17]

包括鸟类在内的兽脚类恐龙依靠后肢行走，前肢的指头数目也呈现了退化趋势，后脚部则以四根脚趾为主（也有三根的三趾鹑）。反观需要抓东西和攀爬的动物则不怎么退化：灵长类基本都是前后五根，部分高度适应树栖的猴子只是大拇指退化；形态原始、总是依靠身体两侧四条腿支撑的蜥蜴家族也保持前后都五根；各种啮齿目也保留了五根脚趾；猫科动物的前肢大拇指已经很短了，但是没有退化掉，主要和攀爬、控制猎物有关。

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