轮子这么好用的东西，为什么没有动物进化出轮子呢？

从大雁迁徙时采用的“磁指南针”到海豚的声呐，从海狸建造水坝到蚂蚁发展农业，我们人类发明创造的大多数事物都可以在动物世界找到原型，动物通过数百万年的缓慢进化获得了这些。

很多人可能好奇过，轮子作为人类最好用的发明创造之一，为什么动物没有通过进化得到一套“生物轮子”呢？

毫无疑问，轮式运动——也就是保持部分身体静止的同时其它身体部分旋转，这种运动方式在某些场景下是一种非常节能的运动方式，而且可以大大提升速度，正是因为轮子的出现，才大大提升了人类的搬运和移动效率。

另一方面，生物进化也比想象得更具创造力，就拿四足动物来说，当它们需要飞向天空的时候，它们的前肢变成了翅膀，当它们在水中生活时，它们的四肢长出了蹼和桨。

△ 这也算轮式运动

自然界中，有一些动物会把自己卷成一个球，以球的方式进行一些移动，但确实找不到一种多细胞生物拥有轮子的特征，同时执行轮子的功能。

很多人可能会说，人类是因为有了道路，才发明了轮子，只有道路才能让轮子发挥其作用，而自然界并没有马路，轮子并没有实际意义。

△ 随着地面变得柔软，轮子运动时阻力N就会增大

轮子确实只有在硬质的表面才更加节省能量，在柔软的地面效率并不高，甚至需要更多的能量才能移动相同的重量。

但是，毋庸置疑，自然界肯定存在很多适合轮子移动的场景，轮子没有被进化出来，肯定不是因为没有道路，而是有其它一些原因。

动物复杂器官如何进化的？

纵观动物的各个器官，我们很难找到比眼睛更复杂的器官，一只眼睛包括角膜、瞳孔、晶状体、视网膜、中央凹、视盘、视神经......等等一系列结构。

每一个结构都是由特殊的细胞构成的，所有这些细胞都必须完美地发挥作用，才能保证正常的视力。

我们只要简单了解下，动物为什么可以通过进化得到眼睛这种复杂的器官，就很容易理解为什么轮子没有被进化了。

首先，对于生物来说，感受太阳的光线是非常必要的，这肯定可以提升生存能力，一些动物因此进化出一些具有感光功能的细胞。

接着，如果生物拥有感光细胞，那么它就会想方设法更好的收集光线，因此一些动物的感光区域开始下沉形成一个凹槽——就像天文望远镜一样，这样就能更好地感知入射的光线。

△ 石鳖原始的类似眼睛的结构

继续，一旦生物通过凹槽来收集光线，它很容易就会进一步改造这个凹槽，例如让其变成上面有一个小开口的空腔——让整个凹槽变成一个类似针孔照相机一样的系统，这样的话它们就不仅仅可以感知光线，还可以形成图像。

这种空腔上面的小开口便是最早的瞳孔，而形成图像可以让动物更好的利用光线带来的信息，了解周围发生了什么。

有了这些之后，只要不停进行优化，一个功能完善的生物眼睛就形成了。

您会发现，眼睛每一次发展都提供了一些优势，所以虽然眼睛很复杂，但确实很容易进化出来，所以在地球生物史上，眼睛其实被不同动物类群独立进化了许多次。

轮子和眼睛最大的不同就是，轮子是一个不可简化的复杂系统，它必须完美地组合才能正常工作。

如果轮子和轴不是圆形的，是不配对的，拥有错误的相对直径，它也根本不会转动，它需要上来就完美组合才能正常工作。

而进化通常只能分阶段形成身体的各个部分，像轮子这种结构，它的原始配件不会带来任何优势，这注定了它永远都不会开始。

©Bartłomiej Lenard

另一方面，眼睛虽然复杂，但是它的每个配件其实是简单的，是容易获得，而轮子的每个配件其实都是复杂的。

就拿一个轮轴来说，它都需要复杂木工技术才能制作出来，这解释了为什么人类直到青铜时代才有能力创造出轮轴系统。

在人类制造出轮轴之前，人类已经在铸造金属合金，建造帆船甚至是挖掘运河，连竖琴和其他复杂的乐器都已经能够制造出来了。

所以，即便轮子的配件能够提供某种好处，它的复杂性也让生物很难独立进化出来。

上图是生物进化适应度的表述图，图中的A、B、C三点指的是生物在那里生存和繁殖能力达到了顶峰。

箭头指的是，生物种群通过自然选择进化时可以移动的方向，不难发现，生物进化只有向上移动，这意味着从A到达B是不可能发生的。

轮子就是这种情况，它就像在B点，而所有的生物都处在了A点或者C点，或者其它的点，总之它不可能处在深谷，所以根据进化的适应度，它们根本无法跨越到达B点，除非是推倒重建。

然而，即便一种动物真的推倒重建了，它们一出来就拥有一对完美轮子的基因蓝图，那么它还需要考虑生长问题。

想要让轮子自由旋转，那么轮子必须不附着在支撑身体其余部分的轴上，而如果没有任何附着点，活着的轮子又要如何吸收营养和排出废物呢？

很显然，提供一个永远不打结的血管和神经，让轮子能够转动起来，也几乎不可能。

所有，这些决定了轮式运动在多细胞生物中不会出现。

不过，单细胞生物中存在真正的轮式运动，就是细菌的鞭毛马达。

鞭毛马达由一组蛋白质构成，包括几个用于固定和支撑鞭毛的环，以及转子、定子等常规马达的结构，这种马达结构支持了鞭毛做轮式运动。

值得一提的是，大约50%的细菌都至少拥有一根鞭毛，以及支持它转动的马达，这意味着轮式运动在自然界可能是最常见的运动方式，只是我们肉眼看不见而已。

另外，像鞭毛马达这种似乎不可能通过进化出现的器官，自然界至少独立进化了两次，另外一次是古细菌，它们也拥用自己的鞭毛马达。

不过，古细菌的鞭毛马达无论是物理结构，还是让鞭毛转动的能量来源，都与细菌鞭毛马达不同，所以两者肯定是拥有不同的起源。