人的脚趾头远不如手指灵活,是退化了还是没进化?

人的脚趾头远不如手指灵活,是退化了还是没进化?

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很有意思的问题。

不过题主可以反过来想想:为什么我们的脚和脚趾头长成这样?而不是像手一样有着灵活的手指呢?

我们可以先看看猴子的脚:它们脚的大拇趾和其他四个趾头都非常灵活,大脚趾可以和其他四趾对握,抓住东西,脚也显得更修长,适合抓握。仔细一想其实很简单:猴子需要四肢并行去爬树,攀爬的过程中非常需要双脚去抓住树枝,这也是它们在生活过程中演化出来的双足特征。

猕猴的脚 | 图源:pinsterest

我们再把进化关系拉近一点,其实人和猴子并不是亲戚关系最近的,黑猩猩才是。人的脚是怎么形成的?我们通过和黑猩猩比较可能能发现一些端倪。

我们仔细比较一下人和黑猩猩的脚掌骨骼形态(如下图,左侧是人的,右侧是黑猩猩),可以发现几个区别:首先是大拇趾(hallux),人的大拇趾会向内收向前,而黑猩猩的是一种朝外的形态;另外重要的一点是脚后跟处的跟骨(calcaneus),人的有一个明显的隆起,而黑猩猩没有。

这时你试着站起来走两步看看:你的脚哪里在用力?有研究模型发现,脚后跟在我们冲刺跑步时提供的缓冲作用非常重要,而向内收的大拇趾可以给我们提供一个相对平整的足底,有利于我们直立行走。

人和黑猩猩脚掌骨骼结构差异 | 图源:Holowka N B, Lieberman D E.

这也是为什么,我们偶尔会看到动物园里黑猩猩直立行走,但是这种直立并不能持续,而且姿势还很奇怪(当然,这个过程还涉及到臀骨、膝关节等等,这里我们重点讲脚)。

图源网络

而人的脚还有一个特点引人关注:脚弓。人的脚是有一个优美的弓形曲线的,而其他灵长类是没有的,是一种扁平足(更新:评论指出此处,此处仅为描述,没有歧视含义,人的扁平足问题和非人灵长类相比也并不相同)。以前的假设都会认为,这样一个弓形结构是有助于人类在奔跑等快速运动时,能让脚维持一定的弹性,避免因为体重和冲击力太大对脚造成损伤,同时还能像弹簧一样储存能量给予下一次迈步的动力。这样的一种形态的调整显然也是一种进化上对于行走奔跑的适应。

脚弓的形态 | 图源:Lichtwark G A, Kelly L A.

而在这个比较上有的研究者更进一步,他们通过将尸体的脚和发掘的古人类化石脚掌进行了比较,推算了这个脚弓弹性以及弯曲曲率的变化过程,发现了韧带拉伸的作用以及脚骨中某一块发生了比较明显的扭转,这对进化和医学、运动科学都有不小的帮助。

图源:Venkadesan M, Yawar A, Eng C M, et al.

那么这时我们再回到题主的问题:人类的脚趾头是退化了吗?显然,对于已经适应并且能很好地直立行走、跑步的我们来说,这个脚趾头和脚掌的形态,是一种进化,或者准确来说是一种演过过程中适应的表现。

当然要是咱非要回归爬树的习性,某种程度上就是退化了吧。

参考资料:

  • Holowka N B, Lieberman D E. Rethinking the evolution of the human foot: insights from experimental research[J]. Journal of experimental biology, 2018, 221(17).
  • Lichtwark G A, Kelly L A. Ahead of the curve in the evolution of human feet[J]. 2020.
  • Venkadesan M, Yawar A, Eng C M, et al. Stiffness of the human foot and evolution of the transverse arch[J]. Nature, 2020, 579(7797): 97-100.