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  • 1 # 地外天使講科學

    對於為什麼人和動物都會長指甲和毛呢?能使用的各得其所呢之話題,我個人的觀點認為,首先要說明一點,並非是所有動物都會長出指甲和毛髮的情況,只有哺乳類動物和鳥類動物才會有這種生態現象。人和某些動物會長出指甲和毛髮的生態,是該物種演化過程適應階段性生存環境的進化需要。為什麼會這樣說呢?因為:

    以人類為例,追蹤人類演化路徑的情況,其基礎生態是來自於海洋岸邊淤泥中的鑽洞魚類動物→淤泥與岸邊土層鑽洞生存的兩棲動物→土層洞穴生存的洞蠑螈動物→土層洞穴生存的裸鼠動物。當人類階段性演化過程來到了土層洞穴生存的裸鼠動物階段時,一方面,原來的魚鱗會逐漸演化成為呈毛髮的生態現象;二方面,原來的魚翅會逐漸演化成為兩條前肢和兩條後肢的生態現象。為了適應在土層洞穴中更好地生存,不停地挖洞去尋找植物根系的食物來源,久而久之,四肢挖洞的功能得到迅速提升,從而塑造出四肢的前爪和後爪,裸鼠動物前後四爪的形成是洞穴生存的深挖洞需要。

    隨著時間的推移,會從土層洞穴裸鼠動物→洞穴與地表生存的鼠類動物→地表與樹林中生存的鼠類動物→樹林與森林中生存的鼠猴動物→樹林與森林中生存的猴類動物→樹林和森林中生存的猿猴類動物→樹林和森林中生存的猿類動物→森林山地洞穴中生存的類人猿動物→森林山地洞穴中生存的猿人動物→遊牧猿人→智人猿→定居原始人→古人類→現代人類。

    從人類形成的這個基本的繁衍過程來看,毛髮能一直起到對身體的保護和保暖的雙重作用,因而,人體毛髮的生長是一直處於正常的生態現象。而人體自從實現直立行走生存模式之後,挖洞的功能極少使用,因而,上下四肢的爪,會逐漸退化為當今的指甲生態現象。然而,其他動物會有指甲和毛髮的生態現象,這也以上述的原理是基本一致的情況。

  • 2 # 獵奇動物社

    指甲又叫爪,它是羊膜動物手、腳趾末端的表皮角質層覆蓋物,不過,毛並不是所有羊膜動物的都具備了,只有哺乳動物和鳥類是既有爪又有毛的。

    那麼,為什麼羊膜動物都有爪呢?同樣是羊膜動物,為何只有哺乳動物和鳥類有毛呢?我們一起來聊一聊這個有意思的問題。

    羊膜動物演化樹

    什麼是羊膜動物?

    羊膜動物簡單的說就是一個在胚胎或者幼體發育時形成了胎膜的四足脊椎動物,在如今的地球上,羊膜動物佔據了主要的生態位,它們包括了哺乳動物、爬行動物、鳥類。

    眾所周知,所有的陸地脊椎動物都是由早期的總鰭魚類演化而來的,而演化的契機就是一部分魚類開始了登陸,從水中到陸地上,不僅僅是形態要發生改變,繁殖更是需要做出極大的改變才能生存,因為在上岸之前,魚類都是把卵直接排在水中的,有水的保護,魚的受精卵就能安全的發育。

    魚卵

    但是,到了陸地上,卵離開了水很快就會幹癟,從而造成胚胎死亡,而且沒有了水的保護,受精卵也會變得非常脆弱,那麼怎麼才能解決這個問題呢?答案就是依然將胚胎用水包裹住,於是一部分的動物胚胎在體內開始了變異,變異的方向就是可以從胚胎生長出一層保護膜,有了這層膜,胚胎就會像在水中一樣被包裹住,這就是羊膜,也就是胎膜。

    但是,僅僅有這一層膜還是不夠的,因為胚胎在發育時還需要運送營養物質、氣體交換、儲存廢物,所以能夠促進呼吸和提供廢物處理的尿囊膜出現了,之後是利於胚胎和母體間物質交換的絨毛膜,最後是可以保護卵黃這個大營養庫的卵黃膜。

    當然, 這是早期羊膜動物的卵膜,從目前的考古來看,最早的羊膜動物出現在距今約3.4億年前,它是一種類似於蜥蜴的小型類爬行動物,由於有了可以讓卵處於水中的結構,所以它們能夠遠離陸地,去到更遠的地方,開枝散葉,至此羊膜動物開始崛起。

    到了距今約2億年前,一部分小型的脊椎動物在原始羊膜動物的基礎上再次進行了升級,它們退化掉了卵黃膜,加厚了羊膜,同時取消了氣室,將胚胎與母體之間的用一條紐帶相連,這根紐帶不但能輸送營養物質和氧氣,還能將胚胎的代謝物清理出來,這就是臍帶,此時哺乳動物正式登場。

    由於哺乳動物的這種結構將自己的胚胎帶在自己身上,直到發育好才會產下,而且較多的羊水也能起到很好的緩衝作用,這大大提高了哺乳動物的後代成活率,所以,哺乳動物從恐龍滅絕後,就開始逐漸的佔據地球上有利的生態位。

    最早的哺乳動物-多瘤齒獸類

    最後說一下鳥類雖然只有兩條腿,看起來不太符合羊膜動物的定義,但其實鳥的翅膀就曾經是它的腿,只是演化成了翅膀而已,所以,鳥類依然是羊膜動物。

    而且魚產的卵雖然也被包裹著,但是它們沒有完整的胎膜,即卵黃囊、羊膜、尿囊以及絨毛囊,所以,在現存的動物中,只有爬行、哺乳以及鳥類是真正的羊膜動物,這些動物的共同祖先是早期的總鰭魚類。

    為何羊膜動物都有爪?

    無論是哪一種羊膜動物,腳趾上都有爪的覆蓋,只是人類的叫指甲,動物的叫趾甲或者爪子而已,而且羊膜動物的爪都是角質化的,原材料出奇的一致。

    魚鱗

    之後就是要看為何演化出爪來的羊膜動物能成功活下來了?動物的演化是沒有方向的,但是自然選擇會淘汰那些對生存不利的演化,保留對生存有利的演化,那麼,爪對於羊膜動物有什麼好處呢?答案就在攻擊和抓地上。

    在陸地上行走,抓地是非常重要的,尖利或者粗鈍的爪子都有利於動物在移動時獲得更好的抓地性,獵豹能跑出陸地最快速度,靠的除了身體輕盈、肌肉等外,主要靠的就是抓地性,如果沒有爪子這個結構,一旦遇到溼滑的地面,就容易摔倒,這無論是對於哪種食性的動物都是致命的。

    因此在後來的演化中,除了蛇類將四肢進化掉失去了爪外,其他的羊膜動物都有,它們或者演化成了穩定性強、更加耐磨的硬蹄,或者演化成了利爪。

    而對於鳥類、大多數哺乳動物來說,爪能幫助攀爬、也能幫助抓住獵物,是對生存非常有利的,在同樣的競爭下,它們必然會淘汰與自己共同演化但沒有出現爪這個結構的動物,成為主流的動物。

    為何羊膜動物中,只有鳥類和哺乳動物有毛?

    這其實就與動物不同的演化方向有關了,羊膜動物出現時恰好是石炭紀,整個石炭紀溫暖潮溼,對於從水中跑到陸地上的動物,它們除了四肢和形態外幾乎沒有太大改變。但是隨著時間的推移,地球氣候的變化,羊膜動物遇到了一個問題,那就是天氣變冷後如何保暖?

    於是,羊膜動物就分成了兩個演化方向:一個是繼承了魚變溫的能力,繼續以變溫動物生存,這類動物不能調節體溫,只能靠行為去調節體溫,比如曬太陽、躲到溫暖的地方等等,這就是爬行動物,它們依然保留了早期羊膜動物的形態。

    另一部分則開始出現了一層絨毛,絨毛其實從本質上說也是角質化的,而且絨毛具有一定的保暖性,這使得動物能夠在遇到寒冷天氣時能最大程度的生還下來,於是這個基因突變就被保留下來了,一代代的演化,這個特徵就越來越明顯,最終形成了鳥類和哺乳類動物。

    而這個特徵也幫助哺乳動物和鳥類逐漸的佔據了較好的生態位,因為它們能夠去到更遠的地方,也能適應各種多變的環境和天氣。

    寫在最後

    羊膜動物除了蛇外都有爪,這是為了更好的在陸地上生存所演化出的結構,有著極強的必要性,同樣毛髮也是哺乳類和鳥類的演化方向,這使得它們在競爭中能脫穎而出。

    換句話說就是羊膜動物中除了蛇,沒有爪的都被淘汰掉了,羊膜動物中除非是變溫動物,不然沒有毛的也被淘汰掉了。

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