2010年1月26日星期二

潘多拉星动物为何有“六足”?-科学松鼠会

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潘多拉星动物为何有"六足"?

Tue, 26 Jan 2010 11:27:00 +0800

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长颈马(Dire Horse),潘多拉星球的代表性六足生物之一

阿凡达全球热映,潘多拉星球上的各色土著生物也着实风光了一回——多长两条腿果然要生猛一大截,可怜的四肢人类动用了高科技都一败涂地。但为什么地球上的大型动物都只有四肢,而不向潘多拉的先进动物学习呢?

对此,大概有人会回答说:环境不同嘛,地球更适合四足动物的生存,所以生物当然要演化出四肢。至于具体怎么个适合法,他们就语焉不详了……但是总归四条腿是最适合地球陆地生活的数目;反正没有切实证据,谁也没法反驳。腿不就是用来走路的吗?

这种人叫做极端适应论者,他们相信生物的一切属性都是对环境的适应,正如十九世纪的自然神学家们一样——不过那时他们对此的解释是上帝的智慧和仁爱,而现在的解释则是适者生存。至于怎么个适应法,留待� 人慢慢研究去,早晚有一天会找到。

问题是,自然界的现状似乎不那么完美,总能找到几个特征,似乎不起任何作用,甚至不利于功能的实现——比如人的脚趾头就实在没啥用处。这些不完美是说明撒旦在捣乱,还是科学家不够努力?其实原因很简单:演化是一个长期积累的过程,这些性状不过是历史遗留。演化不是发明家,没法像神创论那样凭空蹦出来一整套新东西;它更像修补匠,虽然偶尔有灵光一闪,多数时候还是拆东墙补西墙。尤其是像肢体数目这样牵涉到整个身体架构和发育程序的事情,更是难得改变——人们确实发现过像六腿牛这样的个体,但是它们多余的腿都是挂在稀奇古怪的地方,又瘦又小,完全没有作用。所以,四肢可能不是天生用来走路的,而是迫于环境改变而挪用过来的,顺带继承了"四"这个数。正如人类的听小 ��本来属于下颚,蝙蝠的指间薄膜充当了翅膀,或者熊猫的腕骨变成了额外的"拇指"一样。倘若如此,那么腿数和走路就没什么关系了。

棘螈,Raul Martin所绘复原图。

棘螈,Raul Martin所绘复原图。

事实好像真是这样。棘螈(Acanthostega)是已知最早的四足动物之一,但它好像完全不适应陆地行走:指骨明显,却没有手腕和脚踝,无法像现生动物一样弯曲支持;四肢细长,下肢骨和脊柱的连接松松垮垮,承受不了多少重量;肋骨又短又细,无法支持内脏器官;还有一条粗大的尾巴,其上还有骨质的鳍;最重要的是,它有和鱼类似的鳃。不管怎么说这都不像陆生动物。实际上,现在学界更倾向于认为虽然已经有了四肢,它却依然生活在植被繁茂的浅水中。没人知道它为什么会长出肢体:可能是性选择,可能是用来拨开水草的,可能要在逃命时提供额外的推力;但肯定和"走路"无关。

再往前看,"四足"的"四"也并非源于四足动物。它们的肢骨来自鱼类的侧鳍,而侧鳍的数目也是4(包括一对胸鳍和一� �腹鳍)。它们的出现有利于协调鱼类运动。至于为什么是两对,现在认为这很可能是发育机制造成的偶然结果。无论如何,早在动物登上陆地的1亿多年前,4这个数字就已经偶然地定下了。

明白了这一点,那些外星生物为什么是"六足"的问题也就迎刃而解了:它们由打N多年前的共同祖先开始,就一直是六足生物嘛;两种大"翼龙"也不过是前肢特化成了翅膀。不过既然这样,为什么电影中的Na’vi人又只有四肢呢?这里面存在三种可能:

首先,他们可能原先也是六足动物,但有两肢退化了,就如同地球上的蛇一样。退化原因咱不知道,毕竟咱不清楚外星球的地质和环境历史(其实矿业公司肯定要带一大批地质学家的,只不过商业机密不肯告诉咱们罢了)。但是这很容易验证:X光透视很可能找得到另外两肢的残骸,而外星人的胚胎� �育过程也会留下痕迹,就像我们的胚胎发育还留下鳃的遗迹一样。

其次,他们可能和其它生物来自不同的演化谱系。这也不稀奇;假如有外星人来地球,很可能只注意到四足的人类和六足的大批昆虫,并得出类似的观察结论。人类对自己星球的了解都并不深入,初来乍到对外星球的生态全貌产生误解也非常正常。何况外星人和其它生物相似程度实在有限:那些动物大多身覆厚皮或鳞片,没有毛或者羽毛,明显是以爬行动物(尤其是恐龙)为蓝本设计的。这个假说也很容易通过比较解剖学验证。当然,外星人是否合作那就另当别论了……

最后,可能卡梅隆发现,假如这些外星人是六足动物,那么无论是"两手四足",还是"四手两足",都很难抓取相应的动作。而且让人类跟"六足生物"恋爱结婚,恐怕也很难给观众留下什么美好的印� �吧。

本文删节版发表于《新京报》

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