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三条腿的动物 被禁止的外形:为什么世界上不可以存在三只脚的动物呢?

“为什么?”这是科学界的第一个问题。有时候,我们总在想,为什么有些东西不存在。

比如三脚动物。加州大学戴维斯分校地球与行星科学系的研究生特雷西·汤姆森一直在思考为什么没有三脚架。最近他在《生物信息学》上发表了一篇文章,“三足运动与四肢数量的限制:为什么没有生物用三条腿站立?”

汤姆森是在接受了与加州大学戴维斯分校古生物学家和研究生的进化研究课题后提出这个想法的。他挑战大家提出一个“禁形”:不存在也不可能存在的动物或植物。

汤姆森指出,许多动物站在三脚架上休息。直立的猫鼬靠在尾巴和后脚之间;啄木鸟用尾羽在树干上支撑自己。

没有三条腿的动物

很多动物休息的时候都用“三脚架姿势”,因为这样比较稳定,需要的能量也少。这里展示的例子有猫鼬、三条腿的鱼和啄木鸟。但是地球上没有真正的三脚架。

Tracy J. Thomson,《生物随笔》特雷西·汤姆森,《生物学论文》

汤姆森指出,三脚架的姿态可以在没有任何能量的情况下保持稳定。例如,与两脚直立不同,这需要一些肌肉工作和相对较大的脚。

三肢运动不是很常见。昆虫当然有六条腿,它们的运动方式是把脚设置成三人一组,用六只脚反复移动三个支撑点行走,也就是始终把重心放在支撑三角上,此时基本上是按照右后-右中-右前-左后-左中-左前-右后的顺序向前走。这就是所谓的“待机三脚架”步态。

抓地的尾巴

许多生活在树上的动物用尾巴抓住地面,尽管它们可能同时用四肢移动。袋鼠长长的后脚使得它很难像其他哺乳动物一样“行走”。相反,它们用强壮的尾巴和前肢将后脚推离地面并向前移动。

既然三条腿的运动似乎对某些动物有效,为什么没有三条腿的动物?汤姆森说,这可能要追溯到很久以前。

他说:“几乎所有的动物都是双边动物。在生命发展的早期阶段,把所有东西都放在两边的程序似乎已经嵌入了我们的DNA,也许是在腿、鳍或鳍状肢等附属物进化之前。双边对称的特征一旦生根,就很难改变。”

由于我们长期形成的固有思维,现在很难理解一个真正的三足动物是如何工作的,尽管这并没有停止科幻作家的想象力。可能在恩克拉多斯或者半人马座阿尔法星(或者火星!)已经发展出了三条腿的生活,思考两条腿的运动和我们思考三条腿的运动一样困难。

汤姆森说,这种思维实验有助于发展我们的进化论观点。

如果我们试图把进化理解为一个过程,我们需要知道它能做什么,不能做什么。

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