人的手指只有 5 根，有什么進化學意義嗎？

圖片：skalekar1992 / CC0

Yaakov Liu，神經認知科醫猶太教轉化中紗嵐瑪莉欽(Sh-L-M ?-L-Kh-M)

人的手指為什么是 5 根，有什么進化學意義嗎？

此中有一個關頭身分是同源異形基因（Hox genes）。

與植物的形態發育有很多組決議性基因分歧，幾乎所有動物的形態發育都依靠于 Hox 基因[1]。

這可能是因為擺布對稱和體節模式對動物太主要了。

棘皮動物固然也利用 Hox 基因，但因為某些原因導致其 Hox 基因呈現高變異，導致在其他動物中內臟不合錯誤稱分布的 Hox 基因使棘皮動物完全掉去擺布對稱，例如：海扁果類，固然又變異出五角型軸對稱[2]。其價格是，大大都棘皮動物都只能是底棲的過濾食糊口或移動遲緩。

大大都動物中 Hox 基因的變異較少，新的布局老是依靠于舊基因。

當新的體節或布局形當作時，僅僅是疊加舊的基因以改變體節的數目，然后在此根本長進行點竄。

例如，蒼蠅的觸角和腿共享大量不異的編碼。當頭部的大部門布局已經完全發育，但觸角尚未發育時，若是把頭部的基因經由過程表不雅遺傳手藝“封閉”，那么蒼蠅的頭部將長出腿來[4] 。

鰭的對數與之近似。最初只進化出了胸鰭。后來出于身體支撐的需要，骨盆自力發育出來，然后胸鰭的 Hox 基因被平行轉移至骨盆，形當作了腹鰭[3]。

在此根本上，也可以想像與《人馬蜜斯不蒼茫》中呈現的一樣，在肋骨上再經由過程 Hox 基因平行轉移形當作一對肢體。

具體到手指，因為早期四足動物有五個手指，它們的兒女，除了少數動物如馬在特化后一些指頭消逝了，大大都四足動物是四指或五指[1]。熊貓和棘螈前肢的更多的也是在五指的根本上改變掌骨表達形當作的，并沒有沖破五指的模式。

為什么早期四足動物有五個手指。已經在對小鼠和青蛙的嘗試中經由過程誘導多指畸形進行研究，單一個手掌上手指數跨越 10 個時，老鼠和青蛙都不克不及連結正常站立。與此同時，在早期的兩棲動物中，仍然需要腳蹼承擔鰭功能，手指數越多越有利于劃水，五，可能是一個最均衡的數字。

五個指頭除了可以在物理上均衡爬行和劃水的效率以外，在遺傳程度上也是一個均衡的數值。

編碼手指的 Hox 基因的表達體例是一個一個疊加起來的，在第一個手指上表達一種 Hox 基因，在第二個手指上表達兩種 Hox 基因，依此類推，在第十個手指上需要表達十種 Hox 基因[4]。

是以，因為多一個手指就需要疊加表達一個基因，手指現實上有連結較小數字的趨向。

然而，基于支撐魚鰭的需要，魚類又已經進化出來了更多的指骨。是以，手指在四足動物登岸的時代是一種從頭削減的過程。

而在這個加 / 減兩種趨向彼此拮抗的過程中，五這個數字似乎在遺傳學和力學方面都是最佳選擇。

以上根基可以詮釋為什么大大都四足動物一只手掌上的手指個數根基上都是五個。它可以完美地詮釋為什么不是七個或三個手指，不外仍是不克不及完全解除四個或六個手指。也許在這里，最終是五個手指被選擇下來，仍然有一種汗青偶爾性。

英文版：

日文版：人間指本

參考文獻

[1] Meyerowitz E M. Plants compared to animals: the broadest comparative study of development[J]. Science, 2002, 295(5559): 1482-1485.

[2] Mooi R, David B. Radial symmetry, the anterior/posterior axis, and echinoderm Hox genes[J]. Annual Review of Ecology, Evolution, and Systematics, 2008, 39: 43-62.

[3] Struhl G. A homoeotic mutation transforming leg to antenna in Drosophila[J]. Nature, 1981, 292(5824): 635.

[4] Tabin, Clifford J. "Why we have (only) five fingers per hand: Hox genes and the evolution of paired limbs." Development 116.2 (1992): 289-296.

發表于 2019-05-08 22:14
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