文史丨问:马有几根脚趾头?你猜!你猜!你猜错了!
对人类来说,“屈指可数”这个成语多半用来指数量稀少,扳着手指就能数清楚。人的一只手有五个手指,若要严谨地使用这个成语,这数量便不能超过十个。那你知不知道,一匹马的“屈指可数”,最大数目是多少吗?
“屈指可数”的奇蹄目动物
论起这个问题,马大概是最委屈的动物。因为在脊索动物门哺乳纲的大家庭中,马科动物是目前现存唯一的单蹄动物。也就是说,马的四肢上,分别只有一个脚趾。倘使有一匹马同你说“我数四个数”,可千万别问“为什么不是五个”——因为它们总共只有四个脚趾头。
在动物学分类中,一部分哺乳动物按照被每一肢上脚趾的数量,分为奇蹄目和偶蹄目。奇蹄目四肢上的脚趾数是奇数,偶蹄目则是偶数。只有一个脚趾的马就属于奇蹄目这个大家庭,同属这一分支的,还有犀牛和貘。
貘。来源/纪录片《地球餐厅》截图
可即便在奇蹄目大家庭里,马的脚趾数也是唯一少得可怜的。因为奇蹄目之所以叫“奇蹄目”而不是“单蹄目”,是因为只有马的脚趾数是奇数1,而其他动物都至少是奇数3。就拿犀牛来说,他的四肢上生有三个脚趾。正是有三个脚趾的稳固支撑,犀牛才能在进化过程中采取堪称“任性”的“身材管理”,发展出看起来相当笨重的身形。
而貘更为有趣。论辈分,它算是奇蹄目家族的“大长老”,是现存最古老的奇蹄目动物,除了分布在东南亚雨林中的亚洲貘之外,都分布在美洲大陆上。由于栖息地长期与世隔绝,貘这一物种的进化也十分懒散,保持着许多看起来十分不协调的特征,最典型的就是那不长不短的鼻子。这种“进化了但又没完全进化”的特点,也体现在它们的蹄子上。貘的后肢成功进化成三个脚趾,前肢却相对“摆烂”,依旧保留着四个脚趾的古老特征。若是生套“脚趾数目”的定义,貘的分类一定很让动物学家头疼,不过从物种进化的角度考虑,总归要肯定一部分貘的进化成果,因此貘被划进了奇蹄目,也成了奇蹄目中“屈指可数的数字最大”的动物——它们可以数到14。
对于自己在“屈指可数”大赛中勇夺倒数这件事,马也很委屈。有化石表明,马的祖先原本和人一样,每一肢上也有5个脚趾。然而,马的进化之路将“三十六计走为上”修炼到极致。不仅要跑得快,更要跑得久。马的身形逐渐变得精瘦,四肢也变得细长,奔跑时的受力点集中在中趾上。于是,马的其余脚趾纷纷退化,只留下一个脚趾。不过,这并不代表马的其余脚趾完全消失了。从骨骼结构来看,我们还能看到在马蹄上方有一些凸起,这就是马曾经也有多个脚趾的证明。如果把这些已经退化的脚趾都算上,那马究竟有几个脚趾头,变成了一个至今尚无定论的复杂问题。
马蹄的骨骼结构。来源/纪录片《动物大解剖》截图
得益于脚趾的特殊结构,马在奔跑耐力和速度上的表现都相当优秀,兼以具有足够的体型,能够载物负重,早在约5500年前,人类就开始驯化马匹作为家畜。从此以后,马在人类的迁徙、商品的流动、文明的交流中始终发挥着不可替代的作用。在马的帮助下,人类可以实现更长途的旅行,拓展了生存的空间;同时也提高了出行的效率,使更广范围内的及时沟通、治理成为可能。随着对马的进一步驯化,马匹更被运用到战场上,推动了战争方式的转变,成为推动历史进程的重要参与者。虽然脚趾数是真正的“屈指可数”,可要论马对人类发展历史上的贡献,绝对是“首屈一指”。
牛、羊、猪:偶蹄目“内卷”
那么,在这一场“屈指可数”大赛中,究竟谁能拔得头筹呢?这恐怕还是得在偶蹄目大家族中找。
偶蹄目,也就是每一肢上蹄数为偶数的部分哺乳动物。相比于人丁寥落、只有三个科的奇蹄目,偶蹄目堪称一个“庞大家族”。这其中有作为农业文明主要肉食来源猪(属猪形亚目),游牧民族好伴侣的牛和羊(它们都属于反刍亚目牛科,某种意义上说,羊也是一种“牛”),以及沙漠地区人民不可或缺的骆驼(属胼足亚目)。
这些动物虽说长相各有差异,但要算在一个家族里,多少也都有些相似之处。可偶蹄目中偏还有一类,叫“鲸河马亚目”——是的,鲸鱼也是“偶蹄目”动物。在传统动物学研究中,鲸鱼属于鲸目,原本也是与偶蹄目八竿子打不着的。但在新旧世纪之交,随着分子生物学的发展,科学家们居然发现:鲸和河马的DNA互为姐妹群。也就是说,鲸鱼家族和河马家族应当是同一个祖先。而这个演化出鲸与河马两大种群的“祖先”,又与牛、羊、鹿所属的反刍亚目互为姐妹群——它们有一个更早的祖先。相比较而言,鲸鱼与牛羊的亲缘关系,甚至比牛羊和骆驼更近。这一发现立即在学界引起轩然大波。因为河马与牛、羊、鹿等动物早就被证明是“偶蹄目”大家族的一员,那么在DNA上与它们有近亲关系的鲸,难道也要被算作“偶蹄目”动物?可它们连蹄子都没有,又怎么好叫“偶蹄目”呢?
在为难生物学分类方面,鲸是“专业”的。来源/纪录片《鲸鱼的秘密》截图
直至近几年的研究中,学界才终于达成共识,那就是将鲸“降级”为“鲸下目”,但也把原先的“偶蹄目”改为“鲸偶蹄目”,鲸鱼家族成为偶蹄目特例中的特例。不过倘使因此将鲸也加入这场“屈指可数大赛”,那未免是太欺负鲸了。因此我们将参赛选手的范围限制在有蹄类动物,鲸类不作考虑。
除了鲸鱼之外,偶蹄目家族在脚趾数量上,都有不错的成绩。它们的四肢上,都至少分别有两个脚趾,绝大部分的偶蹄目动物也都保持着这个脚趾数量。不过,和马一样,偶蹄目动物也有退化了的脚趾,而且更为明显。一般情况下,偶蹄目动物保留的都是比较发达的第三、四趾,第一趾完全退化,而第二、五趾则或多或少有一些保留。只不过它们基本都萎缩成小小的一团,聚集在蹄后,也不怎么接触地面,如果不仔细观察,很难发现它们的存在。
仔细观察猪的蹄子,可以很明显地发现这些尚未退化完全的脚趾。来源/纪录片《家猪的私生活》截图
也有只退化了第一趾、完全保留了第二和第五趾的偶蹄目动物,这就是河马。和奇蹄目的貘一样,河马在进化上选择的是“血厚抗造”的路线。为了支撑自己庞大的身躯,河马并没有选择退化另外两个脚趾,而是让它们保留了自己的功能。这就使河马的蹄面十分宽大,承重能力更强。因此,河马一共有16个脚趾,这在“屈指可数”大赛中可称是不错的成绩。
除了河马以外,其余大部分偶蹄目动物都将进化路线选定为“快速移动”。不过和马不同,偶蹄目动物更多追求的是爆发快、灵活性高,与马追求的长途快速奔跑不完全一致。对偶蹄目动物来说,只有一个脚趾会影响它们灵活跳跃、转向,更会让它们难以适应坎坷崎岖的路面,因此偶蹄目动物选择多保留一个脚趾。事实证明,偶蹄目的这一选择颇有成效。人们都知道陆地上跑最快的动物是猎豹,却也要知道,将猎豹“锻炼”成短跑高手的,正是偶蹄目大家庭中的短跑健将们,比如瞪羚。
虽然都是保留两个脚趾,但在长期进化过程中,分布在不同区域的偶蹄目成员也演化出了不同的蹄部构造。对于这些把快速奔跑作为进化方向的偶蹄目动物来说,它们的脚趾只保留了“指甲盖”的部分,形成了蹄甲。而生活在沙漠干旱地区的骆驼则不同。为了适应在沙漠中行走的生活,它们保留了脚趾,形成了宽大的驼掌。这样的驼掌能够帮助骆驼在流沙上分散压力,从而避免陷入流沙中,减轻行走的阻力。虽然单论速度,骆驼与马和羚羊等相比实在像一只慢吞吞的乌龟,可在沙漠环境中,它毫无疑问是又快又稳的“专属超跑”。得益于骆驼优越的自身条件,往来于沙漠之中的人们,几乎都无一例外地将其选为必要的交通工具。
夕阳斜照,驼铃声声,既是大漠中独具特色的美景,更是人类跨越自然天堑、与各地同族握手的勇气的证明。
骆驼所属的胼足亚目家族原本也是一个人丁兴旺的大家族,可在自然的筛选下,只剩下骆驼这孤零零的一支。骆驼:我太不容易了。来源/纪录片《地理·中国》截图
谁是“屈指可数大赛”冠军?
说了这么多,那么在这场“屈指可数大赛”中,究竟谁能获得头筹呢?
让我们把视野放得更广一些。约3亿6000万年前,一只棘鱼石螈从水中爬上了陆地。它的鱼鳍演化为四足,每一足上有8个脚趾。作为最早表露出四足特点的脊椎动物,它向我们展示的是陆上四足脊椎动物拥有更多趾头的可能性。而在大自然的选择中,哺乳动物的祖先普遍都具有五个脚趾。至于之后的奇蹄目、偶蹄目,乃至人类这样有五个手指的灵长类动物,都是为了适应各自的生存环境,选择向不同方向进化的结果,甚至于像鲸鱼这样,连腿都进化没了的。
哺乳动物共同祖先“古中兽”想象图。来源/蒋进酒《哺乳动物共同祖先何时出现?》
这么说来,要是把参赛范围仅限定在哺乳动物,那么像人类这样完整保留了五个趾头的物种,岂非提前锁定胜局?
非也,非也。虽然大部分趾部的进化都是在做减法,可也有一种动物在“偷偷努力”,反而多长出了一个。它就是我们熟悉的“国宝”大熊猫。我们都知道大熊猫的主食是竹子,饮食习惯专一得近乎“挑食”。可要知道,为了吃到这一口竹子,大熊猫的祖先也是努力过的。为了便于竹子的抓取,大熊猫在五指之外,在腕骨的位置又多进化了一块指骨,被称为“伪拇指”。如果把这一根手指算上,那么大熊猫就可以用手指数到12。由于大熊猫是目前已知哺乳动物中唯一进化出六指的(不考虑畸形的情况),本届“屈指可数大赛”,冠军就是它了!
大熊猫和它的六根手指。来源/央视《正大综艺》截图
在大自然设下的重重难题中,万物生灵都拿出了自己的解题思路,也由此演变出多姿多彩的动物世界。在脚趾数上做出的减法,反而为它们的生存做了大大的加法,助力它们披荆斩棘、繁衍至今,与我们相见。
参考资料:
[1]陈亚民著.进化 从生物起源到人类演变[M].北京:中国科学技术出版社, 2018.02.
[2]蔡璐.马蹄究竟几个趾?[J].科学世界,2018(03):5.
[3]赵铁桥.胎盘亚纲目间关系和分支分类问题[J].动物分类学报,2002(02):384-392.
[4]卡尔·齐默,靳萌.手是怎么形成的(三):多出来的趾[J].中国三峡,2014(10):92-95.
编辑:朱阳夏
责编:陈泰湧
审核:冯飞