為什么世界上沒有三條腿的動物？

來源 | 怪羅（ID：guailuo123）

很多人可能好奇過，為什么沒有見過三只腳的動物？

我們地球上確實沒有三只腳的動物，連化石記錄都沒有發現過。至于為什么生命沒有進化出三只腳的情況，這涉及地球生物體一個最有趣的規律，就是對稱性。

在進入主題前，我們需要先了解，三只腳并不是完全不具備任何優勢，就地球的生存環境而言，三只腳對于動物來說是可以具有一定優勢的，或者說它是有存在意義的，其中最明顯的就是相比于兩只腳支撐身體，三只腳的支撐可以做到不需要提供任何能量。

△ 狐獴?Tambako the Jaguar

一些四足動物因此進化出了“第三只腳”，例如狐獴，它們經常需要雙腳站立來觀察周圍環境，于是他們將自己的尾巴改造成了“第三只腳”，在雙腳站立時用于支撐，以減少能量損耗。

袋鼠也有相似的情況，它們的尾巴也有相同的支撐功能，但是袋鼠的尾巴比狐獴的更加重要，它不僅是后肢站立時的支撐結構，還能夠在地上吃草前進時，與前肢一起支撐身體，從而讓后肢抬起來并完成移動。

另外，有一些四足動物的前肢已經進化到完全無法執行腿的功能，比如鳥類，但是有些時候它們兩條腿并不夠用。

例如啄木鳥，它們經常需要長時間將自己固定在樹干上，用于喙敲擊木頭，因此它們將自己的尾羽改造成了能夠支撐自己的結構，算是執行腳的功能。

?Joshlaymon

另外，一些鸚鵡，它們是真正能夠稱得上三足行走的動物——是已被證實的唯一真正使用三足運動方式的生物[1]，而它們的第三只腳就是它們的喙。

您可能聽過臂行動物，很多樹上生活的動物都是臂行動物，它們在攀爬移動時前肢（手臂）的作用遠高于后肢，有一些臂行動物還會利用尾巴來輔助移動，這時候它們就像是“五足行走動物”一樣。

而鸚鵡的前肢是完全無法執行腳的功能，但又有臂行動物的攀爬需求，所以只能通過強壯的喙來充當尾巴的功能，變成三足行走的動物。

很明顯，三只腳是有需求的，但是為什么地球生命從來沒有出現過三足，甚至連奇數數量的腳的動物都沒有出現過呢？

這便涉及生物界最神秘，最有趣的部分之一，就是地球上幾乎所有生命體（包括植物、動物、真菌和細菌）都追求對稱（注意并不是所有哈），甚至連不符合生命定義的病毒都在追求對稱。

脊椎動物通常追求雙側對稱，而另外一些原始一點的動物也喜歡追求徑向對稱——如海星，另外還有雙徑向對稱、放射性狀對稱、球形對稱等，還有病毒追求的二十面體對稱。

△ 從左到右依次為，雙側對稱、放射狀對稱和球形對稱，?Charl Hutchings

不過，海綿和盤生動物是兩類被認為不具備對稱性的類群（即便一些海綿也具有放射狀對稱），另外還有一些動物，比如比目魚和貓頭鷹，它們為了適應獨特的環境，變得不追求對稱。

比目魚?Picasa

三只腳或者奇數數量的腳，要讓這種狀態保持對稱規則的話，是非常困難的。

很多人可能會說，就連海星都能算是對稱的，為什么三只腳會不具備對稱？例如就像下面（下圖）這樣難道不行嗎？

如果一種生物就完全長這樣三只腳的形狀的話，它確實和海星一樣符合徑向對稱，但是它既然都稱之為腿了，肯定還要有身體等其它器官來襯托吧，而如果它還想擁有其它的器官和生理結構的話，那就無法保持徑向對稱。

徑向對稱指的是一個形狀在旋轉一定角度后，外觀保持不變的特性，三只腳搭配其它生理結構的話，就只能像大部分動物那樣保持雙側對稱。

如果一種三只腳的動物要保持雙側對稱，那么它的“第三只腳”不僅要從中間處長出，而且上面的肌肉、骨骼結構還都得符合雙側對稱才行。

有許多生物擁有只長一個的生理結構，比如犀牛角、動物尾巴等等，就是這種情況，這些結構從中間位置長出來，而且獨立保持雙側對稱，如果有第三只腳的話，也只能這樣生長，才能保持對稱。

但是，這意味著動物要長出第三只腳，它可能需要在基因層面完全重新設計過才行，很明顯生物通過自然演化要做到如此大的改變幾乎不可能。

最后還有一個問題，就是為什么生物體會追求對稱？

這個其實沒人知道為什么，目前只有一些學者提出的幾個未經證實的假設。

第一個假設是，進化趨向于對稱的簡單性！

從胚胎學角度來看，動物的生長是通過添加對稱的“積木”來實現的，這么做讓其需要說明的信息量較少，或者說使用的基因更少，因此復雜性更低。

當復雜性減少時，意味著生物遺傳改變的可能性就會減少，這種情況會更加適合地球相對穩定的自然環境。

不僅如此，復雜性的減少還意味著成功遺傳改變所需的進化因素也會跟著減少，因此發生有益變化的可能性就會增加。

△ 埃迪卡拉生物群追求三輻射對稱，三分盤蟲很像擁有三只腳，但那不是腳

第二個假設是，對稱的身體有利于運動和對生存資源的更合理利用。

很多動物傾向于雙側對稱，就拿魚來說，它只要簡單的左右擺動尾巴就能游動起來，如果它的身體不是這么對稱的話，它會消耗更多的能量在運動上。

還有第三個假設，就是動物的性選擇傾向于對稱身體的配偶，這個是我查閱到唯一被證實的一個假設[2]。

很多動物在選擇配偶時會選擇身體對稱的配偶，例如雌性家燕對雄性的尾羽有很高的對稱要求，細微的變化都會成為它們的選擇原因。

這個其實一點都不奇怪，因為生物體的身體本身傾向于對稱，不對稱的身體往往是不良的表現——要么是發育過程中的缺陷，要么是一生中受到的傷害。

最后，在這里需要指出的是，所有生物追求對稱的假設都不一定就是正確的，地球生命追求對稱也可能只是因為最初追求對稱的原始生命在競爭中恰巧勝出了，它是我們現代所有生命的最早祖先，而我們繼承了它追求對稱的特性。

如果是這樣的話，那么對稱的生命可能只在地球發生，而其它星球的生物可能并沒有這樣的規則，換句話說，三只腳的動物在其它星球是主流也不是不可能。

參考： [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

來源 | 怪羅（ID：guailuo123）

未經授權，禁止二次轉載，如有需要聯系原公眾號