为何动物的腿要么没有,要么就成对呢?


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2019年12月 , 科学家们乘坐深海潜水器在2000多米的深海海底进行科考时意外发现了一种怪鱼 , 之所以说它怪是因为它有“三条腿” , 以这三条腿呈站立的姿势在海底 。 由于是初次发现这种鱼 , 因此科学家们将其命名为“鼎足鱼” 。

当然 , 鼎足鱼并不是真的有腿 , 鼎足鱼的“腿”其实是一对胸鳍和一个尾鳍异化而来的 , 它只是能够帮助鼎足鱼在海底“站立”在上面 。 不过 , 不知道小伙伴们有没有发现:在自然界中 , 动物的腿要么没有 , 比如鱼类、蛇类和大部分的软体动物 , 要么就有2条以上的腿但是腿的数量是双数的 , 没有三条腿的(单数的) 。
这种动物的形态绝非偶然 , 而是必然 , 那么为何动物的腿要么没有 , 要么就成对呢?我们从进化的角度来聊一下这个问题 。

地球上的生命最早出现在距今约35亿年前 , 从地球形成到最早的生命微生物出现 , 用了整整11亿年 , 而原始的微生物是生活在海洋中的 。 随着生命的演化 , 蓝藻出现了 , 由于蓝藻可以进行光合作用产生氧气 , 所以地球开始逐渐地有了氧气 。
有了氧气 , 就有了生命多样性的可能性 , 所以逐渐的海洋中的生物开始多了起来 , 比如各种真菌 。 之后 , 蓝藻与真菌结合的产物地衣登陆了 , 逐渐的地球上有了陆生植物 。

有了植物 , 才给海洋动物登陆提供了先机 , 在陆地上没有植物之前 , 缺少动物登陆的动机 。 以我们脊椎动物为例 , 所有的脊椎动物都是原始的鱼类演化而来的 。 从目前科学家们的研究看 , 总鳍鱼类中的骨鳞鱼 , 依据是它有着像如今肺鱼一样的“肺”(其实是鱼鳔 , 但演化出了肺的能力) , 可以直接从空气中获取氧气 。

这为登陆提供了先决条件 , 而且作为杂食性的动物 , 它们离开了水也能从已经满是植物的陆地上获取到食物 , 通过不断的基因突变和适应 , 它们最终演化出了最早的陆生脊椎动物 。
不过 , 到陆地上有个问题:移动 。 在水中鱼儿可以用尾鳍的摆动 , 胸鳍的来回滑动来前行 , 但是在陆地上 , 尾巴和胸鳍空甩不会产生任何的反作用力 , 所以 , 进化出可以在陆地上移动的器官就至关重要了 。

于是 , 腿出现了 , 而且一出现就是四条 。 那么为什么不是两条或者6条 , 而是四条呢?问题就出在鱼鳍上 , 因为只有鱼鳍的异化才能产生腿 , 这是最容易发生的基因突变 , 但是鱼虽然有尾鳍、胸鳍和背鳍 , 但是贴近地面的只有胸鳍 , 而且胸鳍是两两成对 , 一共两对 , 正好四条 , 而尾鳍则逐渐的演化成了尾巴 。
此时 , 最早的陆生脊椎动物形成了 。

只不过在之后的演化中 , 一些动物的前肢因为生存环境和习性的不同发生了基因突变 , 所以如今有些哺乳动物是用两条后肢走路的 , 至于前肢要么变得更加灵活(比如灵长类动物) , 要么退化(比如袋鼠) 。

还有一些爬行动物 , 也是因为环境和习性演化的关系 , 甚至退化掉了四肢 , 比如蛇 , 蛇的这种“退化”其实也是一种进化 , 因为身体细长且穴居的它们 , 没有腿反而更容易出入 。

当然 , 这是脊椎动物 , 在动物界最大的类群是节肢动物 , 它们大多数成员都有着四条以上的腿 , 从目前的研究看 , 世界上腿最多的节肢动物是美国科学家发现的一种马陆 , 它有着多达1306条腿 。 不过 , 很巧的是它如此多的腿竟然也成对(653对) 。
距今约5.4亿年前的寒武纪生命大爆发 , 让节肢动物成为了地球上主流的生物类群 , 其中最具代表性的就是奇虾了 。 而且奇虾也被科学家们认为是节肢动物的祖先类型 。

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