人为什么长五根手指头(人为什么长五根手指甲)

细心的朋友可以发现，老鼠、青蛙、鸟类和蜥蜴似乎都有五根手指是共通的。

当然，除了五指结构，还会有很多例外。有些人生来就有六根手指。当然这是一种叫多趾症的病，不是人的常态。

事实上，科学家认为所有的四足动物理论上都具有五指结构，包括所有的哺乳动物、蜥蜴、两栖动物和鸟类。

但是，作为哺乳动物的国宝，大熊猫为什么有六个手指？

为什么要长手指？

为什么我们会长手指？或者说动物为什么会长手指？很明显，我们的手指是从祖先那里遗传来的。但是，在生命的早期，并没有“手指”这个概念。

科学家在思考这个问题时，从一些海洋化石中找到了线索。

人要知道，复杂的东西永远是建立在简单的基础上的，生活也是如此！早期海洋中的鱼类没有鳍这样的结构，它们的整个身体都是借助一个完整的鳍折叠来滑行的，就像下图中的那样。

但是当生命之间的竞争越来越激烈的时候，精细化的控制就变得越来越重要，比如支撑、转弯、减速。于是，这种类似早期鳍的结构就长在了身体的正面和背面。

这种早期的鳍结构非常简单，它们是一种扁平的平行结构。下图我们可以看到，鱼鳍是由一整排整齐的骨骼支撑的。而这些骨头就是未来手指骨的来源。也就是说，你现在看到的几块骨头，从某种意义上来说其实就是几根手指。

但是，结构单一的扁平鳍骨显然不能满足更多功能的需求。在激烈的环境强化下，一些特别有用的部分会被强化，而无用的部分会被弱化。

于是，我们逐渐可以看到，随着时间的推移，这种鳍骨在功能更高级的鱼身上的数量开始减少，而且长短不一。

不过，最大的挑战应该还是来自鱼类登陆陆地形成爬行动物。

大约3.8亿年前，一些鱼终于长出了我们的“腿”，开始陆续登陆。典型的是一种叫做Eusthenopteron的肉鳍鱼。

来到陆地上的鱼，没有水的浮力，没有这些强有力的鳍，显然无法支撑和移动。在长期的压力分布下，骨骼周围的硬结构显然可以更牢固地支撑身体的重量，这部分会得到加强。邻近的软组织等。，开始变得“多余”，开始消失。

大约3.65亿年前，地球上出现了一种名叫棘螈的动物。顾名思义，这是一种早期的爬行动物，但实际上是一种介于爬行动物和鱼类之间的动物。因为它乍一看像一条扁鱼。不过它的鳍已经进化成了四肢，前后肢都有八根手指。

但是，基本上属于同一代，蝾螈已经开始有六个手指，而蝾螈是六七个手指结合在一起，最终形成五个手指。

大约3.5亿年前，五指成为四足动物的主流趋势，最终导致了这个大局面。

为何是五根手指？

科学家对老鼠做过相关研究。他们改变了老鼠的基因，让它们长出额外的手指。研究发现，当手指数量达到10根以上时，老鼠无法正常站立。这说明手指的数量显然不是越多越好。而且手指太多显然违背了“能效最大化原则”。

减法原则

而且从上面鱼上岸的进化可以发现，手指的数量是根据环境本身的需要来决定的。显然，从鱼到四足动物，减法都做过。

每个手指的减少就是环境对那个手指的抛弃，因为它变得多余了。生活明显倾向于“效率最大化”的原则，从不养“懒人”。

可能是因为在历史的某个时期，四足动物在手指减少的道路上终于来到了五指附近。此时手指继续减少，未必能从根本上提高存活率。

有人认为，如果人们画一个手指数量及其综合性能的函数图，就以手指数量为横轴，综合性能(能耗、抗损、支撑能力、划水能力、进化高级功能的潜力)为纵轴。我们应该得到一个低端高中间的曲线。但是5应该是曲线的最高点。(至少在顶点附近。)经过千万次的自然选择，正确的数字被选中的概率最大。

然而，即便如此，5也不是绝对的“黄金标准”。比如一些有蹄类动物，如猪、牛、马等。，逐渐从之前的五个手指变成四个甚至更少。

或者失去手指，也是环境适应的结果。显然，对他们来说，五指并不是最优解！

熊猫的加法

熊猫是一种神奇的动物。从一个食肉动物，竟然坐在树枝上啃竹子，变成了素食动物。当其他动物在做减法时，它在做加法。它的第六个手指可能是由于它们饮食的变化造成的。这种原本食肉的动物，竟然坐在树枝上啃竹子，从而变成了素食动物。而且竹子根本没有营养，熊猫需要不停的吃。因为熊猫需要长时间用手拿着竹子，这迫使它们手掌边缘的肌肉得到加强。

但是肌肉长时间的附着和拉扯，最终导致了这部分骨骼的分化，最后形成了额外的手指。然而，即便如此，熊猫也可以算是一种五指动物。不是全新的六指动物机制，而是一脉相承的结果。

小结

一般来说，手指的数量一定是环境适应的结果。然而，在功能研究中没有证据表明五个手指一定比四个或六个手指表现出更优越的特征。

然而，为什么大多数动物仍然选择五个手指而不是四个或六个？有学者认为“5”并不特殊。人的五个手指，可能只是一个偶然的结果。可能是因为在历史的某个阶段，一个有五个手指的四足动物占了主导地位，然后所有的后代都继承了这个特点。

总的来说，关于为什么有五个手指，还是有比较深入的研究成果的！

手指是怎样长出来的？

身体的每一个细胞都携带着完整的生命遗传密码。但是，每个细胞只表达其中的一部分。换句话说，基因是选择性表达的。

那么手指是在什么情况下由基因调控表达的呢？

在这方面，科学家发现手指数量的决定机制是由一种叫做Hox的基因承担的。

当胚胎分化发育，也就是手指末端的时候，Hox基因会表现出不同的分布。它们将以铰接方式依次分布在四肢上。然后根据叠加原理表达不同的手指:

Hox(4.8)基因表达时，第5指开始形成；

Hox(4.8+4.7)基因表达时，第4指开始形成；

Hox(4.8+4.7+4.6)基因表达时，第三根手指开始形成；

Hox(4.8+4.7+4.6+4.5)基因表达时，第二指开始形成；

当Hox(4.8+4.7+4.6+4.5+4.4)基因表达后，第一根手指开始形成。

在这个过程中，如果一个关节基因不表达，就会出现手指分化异常。

此外，科学家还在鸡胚上做过相关的研究实验。正常鸡胚层脚趾的表达可以在下图左边的对应关系中看到。边线标注的区域，对应的数字1-4区域对应孵化鸡的哪个脚趾。而那些黑点就是Hox4.6基因的表达区域。

科学家通过一种病毒，专门作用于第1趾Hox4.6的基因表达区域，而第2-4趾保持正常。结果，刚孵出的小鸡在本该长出第一个脚趾的地方长出了第二个脚趾。

这个实验充分验证了Hox的加法累积表达原理。第一趾的表达原本需要多个基因的联合表达，但到了那里，因为特异性失活，保持了第二趾相同的基因特征，于是自然长出了第二趾，而不是第一趾。

总结

一般来说，拥有五个手指不是一件随便的事。为什么你有五个手指不是一个无聊的问题。这背后隐藏着亿万年生命发展的故事！

然而，最神奇的是，看似“简单”和“简洁”的事实背后，隐藏着太多的自然规律。而我们人类也在一点一点揭开这层不易察觉的薄纱，就像当初我们以为空气是空虚无一样，最终通过科学严谨的探索发现了空气的本质。

有时候，当你张开双手，简单地握紧又松开，你会忍不住无休止地叹息。经历了多少，才有资格完成这么简单的动作！