现在看看那只握着手机的手，是不是要感叹这五个手指简直就是为玩手机而生的？如果它们长成鱼翅、马蹄，还怎么用手机？
没有五个手指也很酷~
人类和灵长类动物都有五个手指和脚趾。各种老鼠、豺狼、老虎和豹子的前肢也有五个手指，鳄鱼和一些蜥蜴也是如此。那么你有没有想过为什么他们有五个手指？没有五个手指的动物也能活得好吗？
有多少根手指？
为什么是五个手指？
事实上，我们所说的五指动物都是脊椎动物分支四足纲的成员。准确地说，四足动物是一群离开水面爬上岸的鱼类在陆地上的后代（这些后代还包括返回大海的鲸鱼和海龟）。这群离开水面的鱼被称为叶鳍鱼（lobbed-finnedfish）。
*在脊椎动物中，还有不选择上岸的高鳍鱼。以腔棘鱼和肺鱼为代表，它们的鳍有肉有骨（骨头几乎相当于人的臂骨）。图为肺鱼的肢骨。
当叶鳍鱼第一次登陆时，它们会变成不同的四足动物，例如有八个手指的四足动物。然后三亿多年前的晚泥盆世大灭绝，让这些上岸的家伙只剩下了五个脚趾为主的群体。
棘螈（Acanthostega），一种泥盆纪晚期的生物，有许多手指，是四足动物家族的成员。
从此，五指生物的幸存成员就成为了今天的两栖动物、兽类和爬行动物。在五个手指的基础上，删除或保留手指的数量。
为什么手指不能太多？事实上，之前已经有研究在小鼠和青蛙身上诱导多个脚趾畸形。如果手掌上的手指数量超过十个，机体就无法正常站立。
在五个手指的基础上，如果选择保留五个手指，可以更改手指长度或手指握持模式。例如，与其他原始人类物种相比，人类的拇指和掌骨得到了改善；变色龙的脚也变成了“三加二”的手指三明治，以适应树上的生活。
从左到右分别是黑猩猩、智人和南方古猿的手部骨骼。图片来源：archaeology.wiki
变色龙的3+2条腿。来源：fineartamerica
人类的拇指在灵长类动物中可以说是非常灵活的。与其他灵长类动物的树栖手相比，它可以制作复杂的工具。与拇指相关的肌肉（尤其是大鱼际）和灵活性在手部运动过程中也至关重要。因此，大拇指折断是重伤，小指折断是轻伤。
当鱼际受伤时，我感觉非常虚弱
用自己的手指删除、删除、修改
当然，改变自己手指的生物这样做是为了生存。当你不需要五指附肢来支撑身体、抓东西或者游泳，但你需要更少的手指来走得更快时，那么你肯定会选择减少手指的数量。
马科动物减少了手指和脚趾，以便更容易用中指站立并移动得更快。鸵鸟是陆地鸟类中的速度之王，是少数只有两个脚趾的鸟类之一。牛科动物使用第三和第四脚趾作为承重脊椎，而第二和第五脚趾较小，用于辅助运动（例如爬山）。相比之下，马的近亲河马和牛的近亲犀牛分别有四个和三个脚趾，而且都很大，可以支撑它们的重量。
中图从左到右分别是犀牛、马、河马、鹿的脚趾。来源：参考文献[17]
包括鸟类在内的兽脚类恐龙依靠后肢行走，前肢的趾数也呈现退化趋势。后足主要有四趾（也有三趾鹌鹑）。另一方面，需要抓取东西和攀爬的动物并不是很退化：灵长类动物基本上都有前后五条腿，一些高度适应树栖栖息地的猴子只有退化的拇指；蜥蜴很原始，总是依靠身体两侧的四条腿来支撑。该家族的前部和后部也保留着五个脚趾；各种啮齿动物也保留五个脚趾；猫的前肢拇指已经很短，但还没有退化，主要与攀爬和控制猎物有关。
北京动物园的非洲绿猴：给我五只！
熊科动物的手部化石并未严重退化。毕竟，他们要爬，甚至要挖。来源：化石小屋
手指的数量发生了变化，有些手指的指关节数量也发生了变化。我们手脚的拇指有两个关节，其他三个关节主要是因为拇指不用来灵活弯曲和钩东西。许多鳄鱼的前爪和后爪上都有超过 4 个指节。已灭绝的飞行翼龙的无名指上有许多骨指节，这可以帮助支撑它们由薄膜制成的翅膀。
小妖精的骨架模型，拍摄于国家海事博物馆。注：动物指骨的具体数量和排列方式称为指骨式，是鉴别动物化石类型的重要指标。人类的手指图案是2-3-3-3-3，其中数字2是第一根手指，也就是拇指。如果某个生物的某个手指退化了，甚至该手指的手掌部分也退化了，那么该手指的指关节就会分别记录为0和X。
也有动物不选择改变手指的数量，而是让腕骨的掌骨部分给手指一些打磨。例如，大熊猫亚科和小熊猫属的成员依赖籽骨；鼹鼠改变籽骨，增加手掌面积，让双手拥有更好的挖掘技能；大象使用改变的籽骨来帮助支撑你自己的体重，再加上脚底的脂肪垫帮助支撑它。
大熊猫的“六个手指”之一是“伪拇指”或放射状籽骨，它使大熊猫能够更好地抓住竹子和其他食物。图片来源：explore.org
弯曲的部分是痣的籽骨。摄于北京荒野植物园
什么基因赋予什么手和脚？
这些手指数量的增加或减少与其背后的基因密切相关。这些基因表达量、表达区域、表达时间的差异都会影响手指、脚趾的具体发育。
中山大学的一个团队还发现，早期人类胚胎中的数十万个细胞在胚胎5-9周大时，其中一些细胞会死亡，从而使手呈现出手的外观。在这个发育过程中，细胞的组成会发生变化。 RDH10等基因负责细胞的“黑白无常”和“牛头马面”。 SHH基因（又称声波刺猬基因）在控制手指的发育和生长中发挥着重要作用。例如，在鲸鱼前肢发育成鳍状形状的过程中，该基因途径受到调节。
人类胚胎发育过程中手指的变化。资料来源：生物学家公司
这个名字来源于刺猬索尼克的Sonic Hedgehog基因蛋白。图片来源：flipscience.ph
基于小鼠胚胎的发育实验表明，HOX基因控制四足动物手指部分的发育。例如，如果缺乏Hox13基因的表达，胚胎就不会发育出拇指。
下半部分是Hoxa13和Hoxd13基因敲除的小鼠前肢，上半部分是正常小鼠前肢。
还有其他基因在手指之间“网”的生长中发挥着作用。蝙蝠的五个手指之间有膜作为飞行工具；鲸鱼的鳍实际上是它们的前肢，但手指并不是分开的。通过对鸡和鸭胚胎发育的比较，发现蹼实际上是鸭脚趾之间尚未发生凋亡的足细胞。一些滑翔树蛙的蹼脚与WNT基因信号通路密切相关。
鸡足胚胎和鸭足胚胎分别
人类、猎豹、鲸鱼和蝙蝠的前肢比较。图片来源：byjus。
当然，没有任何生物的脚是完美的。当人类学会长距离直立行走时，他们也失去了用脚抓住树枝的能力；马匹在草原上驰骋时，没有海狮那样的鳍状肢，可以驰骋在大海中。世上没有两全其美的事，享受自己就是最大的智慧。
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首次发布：2018 年 1 月 30 日
