为什么大多数哺乳动物都有5根手指？

人类、狗、猫和许多其他哺乳动物的前肢有着相同的五指图案（图片来源：Getty Images/Sergey Ryumin）

（蜘蛛网eeook.com）据美国生活科学网站（凯瑟琳·欧文）：如果你看看猫、狗甚至袋鼠的爪子，你会发现它们与我们的手有一些共同之处。即使有些可能缩小或位置不同，所有这些哺乳动物都有五个手指。为什么我们会和毛茸茸的朋友分享这种模式，尽管我们是在不同的条件下进化的？

要回答哺乳动物为什么有五个手指的问题，我们必须首先了解四足动物（希腊语中“四脚”的意思）脊椎动物为什么有五根手指。哺乳动物属于超纲四足目，其中还包括爬行动物、两栖动物和鸟类。即使是没有传统四肢的这一群体成员，他们的骨骼中也有五根手指——鲸鱼、海豹和海狮的鳍状肢中有五根指——即使它们的脚趾只有四个或更少。

有一些变化：马只有一个脚趾，而鸟类的翅膀末端有一块融合的指骨。然而，科学家们发现，这些动物一开始有五根手指和胚胎一样多，但它们在出生前就萎缩了。

宾夕法尼亚州立大学的进化生物学家Thomas Stewart告诉《现场科学》，这一过程在很大程度上是由Hox基因决定的。Hox基因编码的蛋白质有助于调节其他基因的活性，打开或关闭它们。它们有助于确保动物从胚胎发育而来时，身体部位最终在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，并通过帮助控制声波刺猬基因（是的，这是真名）产生的蛋白质来实现这一点，从而在产生组织时相互激活和阻断。

通过这个过程，手指芽生长；根据动物的类型，这些芽可以继续生长，也可以重新吸收。然后，手指所在位置周围的细胞死亡，形成单独的手指。斯图尔特说，这种情况究竟是如何发生的“无可否认是一个相当复杂的问题”。具体情况因你询问的科学家而异。

没有人知道这个五指是什么时候开始发展的。斯图尔特说，已知的第一种长出手指的动物大约在3.6亿年前从鱼类进化而来，有多达八根手指。然而，大多数现存的四足动物都存在五指，这表明这种特征很可能是一种“同源性”——一种生物之间共享的基因或结构，因为它们有共同的祖先。所有现存四足动物的共同祖先一定是以某种方式进化成有五根手指，并将这种模式传给了后代。

哺乳动物的前肢，包括人的手臂、狮子的前肢、鲸鱼的前鳍状肢和鸟的翅膀。（图片来源：Shutterstock）

一个共同的祖先解释了哺乳动物是如何拥有五根手指的，但没有告诉我们为什么。一种理论是渠道化——随着时间的推移，基因或性状变得更加稳定，变异的可能性更小。斯图尔特举了颈椎或颈椎骨的例子：哺乳动物几乎总是有七块这样的椎骨，尽管这个数字似乎没有什么特别的优势。根据这一理论，如果这个数字已经工作了数百万年，就没有理由改变它。

然而，并不是所有的研究者都同意渠化的观点。加州大学圣地亚哥分校的进化发育遗传学家Kimberly Cooper指出，包括人类在内的许多哺乳动物都会发生多指畸形，或拥有五根以上的手指。有多种突变会导致多指畸形，但最近发表在《自然》杂志上的一项研究发现，这种情况可以通过声波刺猬基因中一个核苷酸的突变发生。

考拉的五指爪子。（图片来源：盖蒂图片社/丹妮拉·邓肯）

库珀问道：“如果这很容易，为什么不存在多趾物种？”她认为这一定是因为多趾是进化的劣势。一些人推测这可能归因于基因连锁：随着基因在数百万年中的进化，一些基因变得连锁，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。但到目前为止，还没有人提供具体的证据，斯图尔特告诉现场科学。

他说：“我们可以问一个非常简单的问题，为什么我们看不到五根以上的手指，似乎我们应该得出一个简单的答案。”。“但这是一个非常深层的问题。这让（这个领域）非常令人兴奋。”