人的手指只有 5 根，有什么进化学意义吗？

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

人的手指为什么是 5 根，有什么进化学意义吗？

此中有一个关头身分是同源异形基因（Hox genes）。

与植物的形态发育有很多组决议性基因分歧，几乎所有动物的形态发育都依靠于 Hox 基因[1]。

这可能是因为摆布对称和体节模式对动物太主要了。

棘皮动物固然也利用 Hox 基因，但因为某些原因导致其 Hox 基因呈现高变异，导致在其他动物中内脏不合错误称分布的 Hox 基因使棘皮动物完全掉去摆布对称，例如：海扁果类，固然又变异出五角型轴对称[2]。其价格是，大大都棘皮动物都只能是底栖的过滤食糊口或移动迟缓。

大大都动物中 Hox 基因的变异较少，新的布局老是依靠于旧基因。

当新的体节或布局形当作时，仅仅是叠加旧的基因以改变体节的数目，然后在此根本长进行点窜。

例如，苍蝇的触角和腿共享大量不异的编码。当头部的大部门布局已经完全发育，但触角尚未发育时，若是把头部的基因经由过程表不雅遗传手艺“封闭”，那么苍蝇的头部将长出腿来[4] 。

鳍的对数与之近似。最初只进化出了胸鳍。后来出于身体支撑的需要，骨盆自力发育出来，然后胸鳍的 Hox 基因被平行转移至骨盆，形当作了腹鳍[3]。

在此根本上，也可以想像与《人马蜜斯不苍茫》中呈现的一样，在肋骨上再经由过程 Hox 基因平行转移形当作一对肢体。

具体到手指，因为早期四足动物有五个手指，它们的儿女，除了少数动物如马在特化后一些指头消逝了，大大都四足动物是四指或五指[1]。熊猫和棘螈前肢的更多的也是在五指的根本上改变掌骨表达形当作的，并没有冲破五指的模式。

为什么早期四足动物有五个手指。已经在对小鼠和青蛙的尝试中经由过程诱导多指畸形进行研究，单一个手掌上手指数跨越 10 个时，老鼠和青蛙都不克不及连结正常站立。与此同时，在早期的两栖动物中，仍然需要脚蹼承担鳍功能，手指数越多越有利于划水，五，可能是一个最均衡的数字。

五个指头除了可以在物理上均衡爬行和划水的效率以外，在遗传程度上也是一个均衡的数值。

编码手指的 Hox 基因的表达体例是一个一个叠加起来的，在第一个手指上表达一种 Hox 基因，在第二个手指上表达两种 Hox 基因，依此类推，在第十个手指上需要表达十种 Hox 基因[4]。

是以，因为多一个手指就需要叠加表达一个基因，手指现实上有连结较小数字的趋向。

然而，基于支撑鱼鳍的需要，鱼类又已经进化出来了更多的指骨。是以，手指在四足动物登岸的时代是一种从头削减的过程。

而在这个加 / 减两种趋向彼此拮抗的过程中，五这个数字似乎在遗传学和力学方面都是最佳选择。

以上根基可以诠释为什么大大都四足动物一只手掌上的手指个数根基上都是五个。它可以完美地诠释为什么不是七个或三个手指，不外仍是不克不及完全解除四个或六个手指。也许在这里，最终是五个手指被选择下来，仍然有一种汗青偶尔性。

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参考文献

[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.

发表于 2019-05-08 22:14
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