为何哺乳动物大多有五指

本文转自：参考消息

参考消息网5月13日报道 美国趣味科学网站5月6日刊登一篇题为《为何哺乳动物大多有5根手指》的文章，作者是凯瑟琳·欧文，内容摘如下：

如果你观察猫、狗甚至袋鼠的爪子，你会发现它们和我们的手有相同之处。所有这些哺乳动物都有五个指头或手指，只是有些可能已经萎缩或位置不同。我们与这些毛茸茸的朋友进化条件各不相同，为什么我们与它们会有这个共同点呢？

要回答为什么哺乳动物有五根手指的问题，我们必须首先了解为什么四足脊椎动物有五根手指。哺乳动物属于四足超纲，这个纲还包括爬行动物、两栖动物和鸟类。这个群体即使一些成员没有传统意义的肢体，但其肢体骨骼也有五根手指——鲸、海豹和海狮的鳍状肢有五根手指——它们却只有四个或更少的脚趾。

这里有一些变化：马只有一个脚趾，而鸟类在翅膀末端有一个融合的指骨。然而，科学家们发现，这些动物在胚胎时期有多达五根手指，但出生前就萎缩了。

美国宾夕法尼亚州立大学进化生物学家托马斯·斯图尔特告诉趣味科学网站，这个过程很大程度由同源基因决定。同源基因编码的蛋白质帮助调节其他基因的活动，开启或关闭它们。当动物从胚胎发育时，同源基因帮助确保器官最终处于动物体内的正确位置。因此，它们参与决定四足动物的骨骼模式，并通过帮助控制由音猬因子基因（是的，它的名称就是这个）产生的蛋白质激活和阻断彼此，从而形成组织。

通过这个过程，手指开始萌芽；根据动物的种类，这些芽要么继续生长，要么萎缩。然后，手指周围的细胞死亡形成分开的手指。斯图尔特说，整个过程究竟如何进行，“确实相当复杂”。你问每个科学家得到的回答，细节都有所不同。

没人知道这个五指方案是什么时候进化来的。斯图尔特说，已知的第一种有手指的动物大约在3.6亿年前从鱼类进化而来，它们有多达8根手指。然而，大多数现存四足动物的五指结构表明，这个特征可能是一种“同源性”——一种有共同祖先的生物间共享的基因或结构。所有现存四足动物的共同祖先一定以某种方式进化出了五指，并将这种特征遗传给后代。

拥有共同祖先解释了哺乳动物是如何长出五指的，但没告诉我们原因。有一种理论是渠化或发展补偿现象，即随着时间推移，基因或特征更加稳定，不太可能发生突变。斯图尔特举了颈椎的例子：哺乳动物几乎都有7块这样的椎骨，尽管这个数量似乎并没有特别优势。按照该理论，如果这个椎骨数量已经存在数百万年，那就没有理由改变。

并非所有研究人员都赞同渠化现象的观点。加州大学圣迭戈分校进化发育遗传学家金伯莉·库珀指出，多指畸形，即拥有超过五个手指，是包括人类在内的许多哺乳动物都有的一种变异现象。有多种突变可以导致多指畸形，但最近发表在英国《自然》杂志上的研究发现，音猬因子基因中一个核苷酸的突变就足以引发多指畸形。

“如果原因这么简单，”库珀问道，“那为什么不存在多指物种呢？”她认为这一定是因为多指畸形是一种进化劣势。一些人推测这可能归结于基因连锁：经过数百万年进化，一些基因变得相互关联，这意味着改变一个基因(手指的数量)可能会导致其他更严重的健康问题。但斯图尔特告诉趣味科学网站，到目前为止，还没人能提供具体证据。

“我们可以问一个非常简单的问题，为什么我们很难看到超过五个手指，似乎我们应该得到一个简单的答案，”他说。“但这是一个非常深刻的问题。这是(这个领域)令人兴奋的缘由。”