为什么世界上没有三条腿的动物？

来源 | 怪罗（ID：guailuo123）

很多人可能好奇过，为什么没有见过三只脚的动物？

我们地球上确实没有三只脚的动物，连化石记录都没有发现过。至于为什么生命没有进化出三只脚的情况，这涉及地球生物体一个最有趣的规律，就是对称性。

在进入主题前，我们需要先了解，三只脚并不是完全不具备任何优势，就地球的生存环境而言，三只脚对于动物来说是可以具有一定优势的，或者说它是有存在意义的，其中最明显的就是相比于两只脚支撑身体，三只脚的支撑可以做到不需要提供任何能量。

△ 狐獴©Tambako the Jaguar

一些四足动物因此进化出了“第三只脚”，例如狐獴，它们经常需要双脚站立来观察周围环境，于是他们将自己的尾巴改造成了“第三只脚”，在双脚站立时用于支撑，以减少能量损耗。

袋鼠也有相似的情况，它们的尾巴也有相同的支撑功能，但是袋鼠的尾巴比狐獴的更加重要，它不仅是后肢站立时的支撑结构，还能够在地上吃草前进时，与前肢一起支撑身体，从而让后肢抬起来并完成移动。

另外，有一些四足动物的前肢已经进化到完全无法执行腿的功能，比如鸟类，但是有些时候它们两条腿并不够用。

例如啄木鸟，它们经常需要长时间将自己固定在树干上，用于喙敲击木头，因此它们将自己的尾羽改造成了能够支撑自己的结构，算是执行脚的功能。

©Joshlaymon

另外，一些鹦鹉，它们是真正能够称得上三足行走的动物——是已被证实的唯一真正使用三足运动方式的生物[1]，而它们的第三只脚就是它们的喙。

您可能听过臂行动物，很多树上生活的动物都是臂行动物，它们在攀爬移动时前肢（手臂）的作用远高于后肢，有一些臂行动物还会利用尾巴来辅助移动，这时候它们就像是“五足行走动物”一样。

而鹦鹉的前肢是完全无法执行脚的功能，但又有臂行动物的攀爬需求，所以只能通过强壮的喙来充当尾巴的功能，变成三足行走的动物。

很明显，三只脚是有需求的，但是为什么地球生命从来没有出现过三足，甚至连奇数数量的脚的动物都没有出现过呢？

这便涉及生物界最神秘，最有趣的部分之一，就是地球上几乎所有生命体（包括植物、动物、真菌和细菌）都追求对称（注意并不是所有哈），甚至连不符合生命定义的病毒都在追求对称。

脊椎动物通常追求双侧对称，而另外一些原始一点的动物也喜欢追求径向对称——如海星，另外还有双径向对称、放射性状对称、球形对称等，还有病毒追求的二十面体对称。

△ 从左到右依次为，双侧对称、放射状对称和球形对称，©Charl Hutchings

不过，海绵和盘生动物是两类被认为不具备对称性的类群（即便一些海绵也具有放射状对称），另外还有一些动物，比如比目鱼和猫头鹰，它们为了适应独特的环境，变得不追求对称。

比目鱼©Picasa

三只脚或者奇数数量的脚，要让这种状态保持对称规则的话，是非常困难的。

很多人可能会说，就连海星都能算是对称的，为什么三只脚会不具备对称？例如就像下面（下图）这样难道不行吗？

如果一种生物就完全长这样三只脚的形状的话，它确实和海星一样符合径向对称，但是它既然都称之为腿了，肯定还要有身体等其它器官来衬托吧，而如果它还想拥有其它的器官和生理结构的话，那就无法保持径向对称。

径向对称指的是一个形状在旋转一定角度后，外观保持不变的特性，三只脚搭配其它生理结构的话，就只能像大部分动物那样保持双侧对称。

如果一种三只脚的动物要保持双侧对称，那么它的“第三只脚”不仅要从中间处长出，而且上面的肌肉、骨骼结构还都得符合双侧对称才行。

有许多生物拥有只长一个的生理结构，比如犀牛角、动物尾巴等等，就是这种情况，这些结构从中间位置长出来，而且独立保持双侧对称，如果有第三只脚的话，也只能这样生长，才能保持对称。

但是，这意味着动物要长出第三只脚，它可能需要在基因层面完全重新设计过才行，很明显生物通过自然演化要做到如此大的改变几乎不可能。

最后还有一个问题，就是为什么生物体会追求对称？

这个其实没人知道为什么，目前只有一些学者提出的几个未经证实的假设。

第一个假设是，进化趋向于对称的简单性！

从胚胎学角度来看，动物的生长是通过添加对称的“积木”来实现的，这么做让其需要说明的信息量较少，或者说使用的基因更少，因此复杂性更低。

当复杂性减少时，意味着生物遗传改变的可能性就会减少，这种情况会更加适合地球相对稳定的自然环境。

不仅如此，复杂性的减少还意味着成功遗传改变所需的进化因素也会跟着减少，因此发生有益变化的可能性就会增加。

△ 埃迪卡拉生物群追求三辐射对称，三分盘虫很像拥有三只脚，但那不是脚

第二个假设是，对称的身体有利于运动和对生存资源的更合理利用。

很多动物倾向于双侧对称，就拿鱼来说，它只要简单的左右摆动尾巴就能游动起来，如果它的身体不是这么对称的话，它会消耗更多的能量在运动上。

还有第三个假设，就是动物的性选择倾向于对称身体的配偶，这个是我查阅到唯一被证实的一个假设[2]。

很多动物在选择配偶时会选择身体对称的配偶，例如雌性家燕对雄性的尾羽有很高的对称要求，细微的变化都会成为它们的选择原因。

这个其实一点都不奇怪，因为生物体的身体本身倾向于对称，不对称的身体往往是不良的表现——要么是发育过程中的缺陷，要么是一生中受到的伤害。

最后，在这里需要指出的是，所有生物追求对称的假设都不一定就是正确的，地球生命追求对称也可能只是因为最初追求对称的原始生命在竞争中恰巧胜出了，它是我们现代所有生命的最早祖先，而我们继承了它追求对称的特性。

如果是这样的话，那么对称的生命可能只在地球发生，而其它星球的生物可能并没有这样的规则，换句话说，三只脚的动物在其它星球是主流也不是不可能。

参考： [1].https://doi.org/10.1098/rspb.2022.0245 [2].https://doi.org/10.1093/icb/38.4.672 [3].https://phys.org/news/2019-10-animals-legs.html

来源 | 怪罗（ID：guailuo123）

未经授权，禁止二次转载，如有需要联系原公众号