大熊猫和企鹅。
这是吃甘蔗的你:

这是吃竹子的大熊猫:

这是走路的你:

这是走路的企鹅:

人与大熊猫之:对握趋同。
在非灵长类动物中,大熊猫拥有极其罕见的对握能力。
本质上这种对握能力,都是特殊的抓握需求,所进化而来的。
我们知道,恐龙灭绝前夕,哺乳动物的特征都比较原始。
共通祖先都还是五指 / 趾特征。
随着辐射大发展,指头根据功能的不同,大约有了六种演化方向:
一、老鼠那样的,一定的原始抓握能力。
二、灵长类那样,强化抓握能力。
三、食肉目(猫狗祖先)那样的,把爪子转化为利器,相对丧失抓握或者全部丧失抓握能力。
四、蹄类动物那样,彻底丧失抓握能力。
五、重返海洋,再度化四肢为“鳍”。
六、飞上天空,特化为翼手。

早期灵长类虽然拥有抓握能力,但并没有对生拇指,所以没有对握能力。
人类的对握能力,至少经过了长达 3000 万年的演化[1]。

对生拇指,不仅能强力抓握,可以牢牢抓住粗壮的树枝、工具或武器,避免打滑。
还能提升抓握的精细控制能力,可以通过指尖拿起小物件,从而发展出书写、雕刻、缝纫、绘画等精细活动。
一些复杂化活动,往往同时依赖强力抓握、精细控制。例如,打制石器,拉弓等等。
这虽然是一个非常小的变化,但却为未来古猿和人科的崛起,埋下了巨大的伏笔。从古猿发展为人的过程中,拇指长度越来越长,使用工具的优势也前所未有的增加。
人类的崛起,呼应着拇指的演化过程。

大熊猫属于熊科动物,它们祖先和近亲的爪子,最主要的还是攻击属性。
一般仅仅只有非常简单的抓握能力。

然而,大熊猫祖先却演化成吃竹子的素食动物。
不仅竹子圆而大,抓握需要力量,而且它们喜爱的竹笋也结构特殊,层层包裹。
这使得它们在抓握的牢固性上以及精细上,比起其它熊科动物,都有了更高的需求。

生物演化过程,越是特化,越很难再走回头路。
大熊猫祖先已经发展成攻击性爪子的指头,很难再发展成对生拇指。

但对生抓握能力又是很有必要。
那剩下的办法,就是强化其它的骨骼。
熊科动物,大多数都有一个叫作桡侧籽骨(radial sesamoid)的骨骼[2]。
但大多数熊科动物,这个骨骼都只是微微的凸起。

大熊猫却几乎发展成了一根独立的手指[3]。
从而使得大熊猫,掌握了比较优秀的对握能力。


虽然桡侧籽骨因为缺少肌肉,且与第一掌骨、月骨是刚性连接的,并非像人类拇指那样能够独立运动,被称为假手指。
但它依旧可以提供相对有力的抓握能力。

以及通过远端的钩状结构,提供比较精细的抓握,从而完成夹持和剥食竹笋等相对高难度的动作。
大约 600 万年前,大熊猫的桡侧籽骨发生了延长,并在后来的演化过程中,发展出了远端钩状结构。


有力抓握和精细抓握,是人类和大熊猫都发展出对握能力的生境需求压力。
人与企鹅之:行走趋同。
二足步态(bipedalism)的动物很多,但直立、且脊椎直立的动物,除了人类仅仅只有一种。
那就是企鹅。
传统观点认为,森林古猿走出森林后,才发展出了直立行走。
但是近年的研究却发现,我们祖先走出森林之前,就已经掌握了直立行走的能力。

1200 万年前,为了适应偶尔下地,它们的上肢和下肢发展得同样强壮,几乎用同等的时间进行臂行和直立行走。甚至在树栖时,它们也进行手脚并用的直立运动。
研究者把这种运动方式称为伸展四肢攀爬(extended limb clambering)[4]。

人类祖先这一支,适应了地面环境,不再高度依赖树栖生活。
但由于双手和双脚同样的发达,在地面活动,就有了两个选择:
要么再次四肢行走,要么完全直立行走。
生物演化,只要不被淘汰,就能不断繁衍生息。
这两个方向都获得了成功,其中分别在 800 万年前和 600 万年前演化出来的大猩猩和黑猩猩祖先,发展出了指背行走(Knuckle-walking)。这使得它们既能臂行,也能指行,甚至有着一定直立行走能力。

不过黑猩猩在适应指行的过程中,因为稳定性的要求,它们的脊椎笔直,腰部也更加僵硬,所以没有发展出持久直立行走能力。
不过它们这样的生理特征,非常适应森林地面或者是森林的缘边地带。
我们的祖先不得不完全直立身体,彻底走出了森林。
这是一个相当残酷的过程。
我们那些没有完全走出森林,攀缘能力差、直立行走能力稍差的祖先,在与大猩猩、黑猩猩祖先竞争的过程中,全部灭绝了。他们的后代经过一代代的被淘汰,被自然法则不断优胜劣汰,才最终发展出了非常擅长直立行走的人类。
南方古猿之后,大约在 280 万年前开始,人类祖先发展出了真人属,也就是狭义上的人类,才以恐怖直立猿的身份,开启了全新的时代。
所以,二足步态,同样是人类演化成功的关键。
企鹅的二足步态,祖传于近鸟恐龙。
但它们在演化的过程中, 适应了游泳和潜水[5]。

身体形态发生了变化,重心和普通鸟类不再相同。
相比起其它的鸟类,它们的重心明显靠前。

而且由于它们的股骨总是处于弯曲状态,隐藏于羽毛之下。
因此看起来很「小短腿」,为了保持重心稳定,不得不竖直脊椎。

人类直立行走,有节能优势,企鹅也不例外,甚至这方面更加优秀。
有观点认为,人类获得成功的关键是直立行走的能量回收率非常高。
的确不低,大约 60~70%[6],比黑猩猩的直立行走的能量回收高得多。成年黑猩猩二足行走时的机械能回收率,通常在 15~30%[7]。

然而,人类行走的能量回收率,远远低于走路来摇摇摆摆的企鹅。
实际上,很多动物行走时的能量回收率都低于企鹅,因为企鹅行走的能量回收率高达 80%[8]。
企鹅的直立形态,同样是它们演化成功的关键。
