为什么青蛙蝾螈这些两栖动物是四趾,而爬行和哺乳动物都是五趾?

为什么青蛙蝾螈这些两栖动物是四趾,而爬行和哺乳动物都是五趾?

这是一个伪命题,因为即使是像青蛙、蝾螈这类的两栖动物,趾前后的数量也是不同的(前四后五),而爬行动物中的蛇是没有四肢更没有趾的,即便是哺乳动物,趾的数量也是五花八门的,几乎除了灵长类动物有五个趾外,其他的动物从一个到六个都是存在的。(下图为青蛙后肢的趾)

首先,原始的陆生脊椎动物是五趾的

地球的生命起源于海洋,而海洋生物到陆地经过了一个漫长的过程,因为在水中,有水的浮力,只需要能控制浮沉以及身体摆动就可以移动了。但是到陆地上,动物必须要具备直接从空气中获取氧气的能力以及移动的能力。

所以陆生脊椎动物的祖先是最早具有“肺”的动物,从目前的化石证据看,陆生脊椎动物的共同祖先是总鳍鱼类中的骨鳞鱼,它们有着与如今肺鱼一样的呼吸系统,既可以从水中获取氧气,又可以直接从空气中获取氧气。

随着不断地尝试到陆地上,骨鳞鱼的两对胸鳍演化成了腿的形态,增加了身体支撑性。从化石证据看,骨鳞鱼是有五个趾的,因此,陆生脊椎动物为何大都是四肢就解决了。

那么,为何不是一个两个,六个七个,反而是五个趾呢?这个问题就要交给自然选择了,在水生脊椎动物第一次登陆时,它们四肢的粗细其实就已经经过了自然选择了,太粗壮,走路太费劲,太细小,支撑性又差,所以自然选择留下了适合动物在陆地上生存的腿部粗细度。

那么,趾的数量又是如何确定的呢?脚趾的数量其实也是自然选择确定的,因为在陆地上行走,脚是与地面直接接触的,而接触面积越大,当迈步的时候,稳定性才越强,站立时对脚步骨骼的压力也越小。

而且从鱼到陆生动物,还有一个器官约束了趾的数量,那就是蹼,蹼与脚趾相连,对于两栖动物来说,这是非常重要的一个器官。

又想增加接触面积,又有蹼的约束,自然选择最后保留了有5个脚趾的动物,而这成为了陆生脊椎动物脚趾的主流数目。

因此,其实最早的陆生脊椎动物其实是四肢五趾的,只不过,在漫长的陆地生活中,不同生态位的动物又开始了演化才出现了不同而已。下面我们以哺乳动物为例来说一下趾的数量。

哺乳动物五花八门的趾数量以及原因

小伙伴之所以会认为哺乳动物都是五趾,就是因为我们人类就是五趾,但其实,在自然界中,除了哺乳动物有五趾的演化外,其他的哺乳动物趾的数量是有很大的差异的。

首先是一趾动物,在哺乳纲下有奇蹄目,这个目下的动物脚趾是单数的,当然也有一个的比如马,这是因为马是一种以奔跑能力著称的动物,而作为一种大型动物,奔跑速度快,要求脚的支撑性一定要好,所以它融合了五个脚趾变成了一个,这让它的脚趾更能适应强大的冲击力。

其次是二趾动物。哺乳纲下有奇蹄目,自然就有偶蹄目,在偶蹄目中最常见的就是两个脚趾的,比如牛、羊等都是如此。在偶蹄目下大部分都是中大型的食草动物,它们虽然也需要奔跑,但更多的是短跑,而不是长距离奔袭,所以奔跑对它们蹄子的冲击力不是很大,再加上偶蹄目动物的原生环境大都是崎岖的山路,两个脚趾更有利于保持身体的平衡,留下两根趾骨是最合适的。

第三是三趾动物。三趾动物现存得很少,基本上都出现在偶蹄目或者是奇蹄目演化中间的物种身上,比如生活在晚中新世时期的三趾马,它们就是有三趾的动物,只不过,它们的一个侧趾是不着地的,所以慢慢的也就退化掉了。

第四是四趾动物。四趾动物在如今也是很少见的,它通常也是见于已灭绝的演化中的物种身上,不过,目前有一种四爪陆龟有着四趾的特征,其余的龟基本上都是前后五趾的,但是对于慢吞吞且很少移动的陆龟来说,四个和五个脚趾的重要性已经不大了,因为它们不追求速度,四个和五个的支撑性对于陆龟来说也没太大的差异(累了可以缩进壳里)。

第五是五趾动物。现存所有的灵长类动物都是五趾,也就是说还保留着原始的形态,这足以表面从支撑性上看以及灵活性上看,五趾都是最优的选择。

第六是六趾动物。六趾动物目前只是在大熊猫身上有发现(哺乳纲),而大熊猫的第六指也是从距今约800万年前开始,用了几百万年的时间才演化而来的,原因就是为了更好的抓握竹子,毕竟大熊猫的食物构成中有约99%的食物是竹子。

由此可见,早期的陆生脊椎动物虽然是五趾的,但是在之后的演化中,不同的动物出现了“退化”和“进化”(非科学的演化)的现象,这都是为了更好的生存而出现的改变。

就像两栖动物那样,它们前四后五的脚趾差异是因为它们又回到了水中生活,而且在水中的时间超过了陆地,这样所谓的支撑性和灵活性就不是特别的重要了,而像青蛙这样后肢还保留5趾是因为它们在地面上,支撑性几乎全部交给了后肢,这需要更好的支撑性和灵活性(跳跃)。

总结

所有陆生脊椎动物的祖先都是五趾的,只不过,在漫长的演化中才因为生存发生了变化,但是不管是几个趾,都是经过了自然选择才保留的,也是最适合当前动物的。

而且像鸟类,将前肢异化成了翅膀,前肢的趾甚至都消失掉了,像蛇类它们直接退化掉了四肢,趾全部都消失了,这都是基因突变和自然界选择的结果。

良乙乙 分类:生活

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