“小朋友們看：一根手指頭，再加另一根手指頭，一共是幾根手指頭呀?”這是老師在教剛學加法的小朋友做計算。數指頭的方法簡單易懂，卻也有個很明顯的缺點：手指頭一共只有十個，加上腳趾頭也只有二十個，那我們該怎么計算15+16呢?這個問題對屏幕前的你來說自然不是什么難題，但你有沒有想過，為什么一個健康人類的每個手腳都各有五個指/趾頭，而不是四個、六個或者其他數目呢?

　　其實，人類的五指/五趾結構并非憑空產生，也非人類所獨有。它是一種深植于脊椎動物演化史中的祖征(ancestral trait)，其根源可追溯至魚類向陸地四足動物過渡的關鍵時期。

　　現代四足動物(包括兩棲類、爬行類、鳥類和哺乳類)的肢骨，盡管形態功能迥異，但普遍保留著基本的五指/五趾骨骼模式。[1]這一模式被認為是基底四足動物的一個關鍵特征，早在人類或靈長類動物出現之前就已確立。[2]

　　有研究直接探討了五指性的起源，如 Laurin (1998) 在《Evolution》上發表的“A reevaluation of the origin of pentadactyly”。[3]這表明五指/五趾結構是一種古老的、保守的特征，是四足動物從肉鰭魚類祖先繼承并改良的“肢體藍圖”的一部分。從發育生物學角度看，這種模式可能與Hox基因等調控網絡在肢芽發育中的特定表達域有關。[4]

　　進化約束假說認為，五的數字可能并非當前功能的最優解，而是受到發育程序和歷史路徑的強烈約束。額外的指/趾(多指癥)雖然作為突變時有發生，但往往伴隨其他發育缺陷或功能劣勢，因此在自然選擇中難以穩定存在。[5]這種“穩定化選擇”(stabilizing selection)的力量，使得五指模式在漫長的進化歷程中得以維持。正如達爾文也曾指出，五趾性可能并非當前適應性的直接結果，而是早期共同祖先適應性特征的遺留。在人類身上，五指/五趾結構無疑是這種深層次保守性的體現。人類的手部和足部都清晰地呈現五指/五趾模式，這被認為是保留了早期脊椎動物的古老形態。一些學術文獻將五指肢體描述為所有現存脊椎動物的共同類型。在哺乳動物中，五指模式被認為是進化上保守的，多指現象因潛在的負面影響而受到抑制。因此，人類擁有五趾的首要原因，可以歸結為：我們繼承了一個在四足動物演化早期就已固化、并因其發育穩定性和功能“足夠好”而在億萬年間被保留下來的基本身體架構。

　　本文作者：廈門大學袁毅、曾澤邦(按姓氏首字母排名)。本文由海洋負排放(ONCE)國際大科學計劃、廈門大學碳中和創新研究中心支持。

　　參考文獻：

　　[1]LaFreniere, P. (2010).Adaptive origins: Evolution and human development. Psychology Press.

　　[2]Fitch, W. T. (2012). Evolutionary developmental biology and human language evolution: Constraints on adaptation.Evolutionary Biology, 39(4), 613–637.

　　[3]Laurin, M. (1998). A reevaluation of the origin of pentadactyly.Evolution, 52(5), 1476–1482.

　　[4]Richardson, M. K. (2021). Theories, laws, and models in evo‐devo.Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution, 336(6), 36–61.

　　[5]Galis, F., van Alphen, J. J. M., & Metz, J. A. J. (2001). Why five fingers? Evolutionary constraints on digit numbers.Trends in Ecology & Evolution, 16(11), 637–646.

　　圖片來自網絡.

責編：微科普