你為什麼有10根手指？

為什麼人的每個手上有5個手指這個問題。在開始前，我們要先看一個小故事。

大家都知道圓周率π（念「派」）對吧。π里包含著神秘信息，你知道嗎？

如果人類能把π的小數點後的數字一直寫下去，那麼到某一個時刻，人類就將看到1000個連續的0，好像一片茫茫的白霧一樣。而在這1000個0結束後，將出現柳暗花明的一幕：人類將看到一些並不隨機的數，這些數里包含著一個高級智能留下的信息…

這段內容來自於美國著名的天文學家和科普作者卡爾·薩根（Carl Sargan）的著名的小說《接觸》（Contact）。後來它被翻拍成了好萊塢電影《超時空接觸》。

電影《超時空接觸》片段

遺憾的是，要想看到這條信息，π必須以11進位計數，然後展開。薩根大爺在書中說，人類之所以還沒有看到這條信息，因為人類喜歡10進位，本能地想不到還可以用11進位玩~

薩根大爺所說的「神秘信息」究竟存不存在，其實是一個尚未被證明的數學問題（有興趣的可以搜索「費曼點」）。但是他給我們另一個很好的啟發：

為什麼人類這麼喜歡10呢？

一個方便的答案就在我們的雙手上。我們有10個手指，每隻手上都有5個。另外，我們還有10個腳趾，也是左右各5個。我們這麼喜歡10，和我們的手指數量有很大的關係。

那麼在自然界，難道只有我們人類的手指數量這麼特別嗎？

為什麼有些動物，比如馬，每條腿上看起來只有1個趾，有些動物，比如熊貓，每個掌上卻有6個趾呢？

其實，人類每個手有5個趾並不是偶然。許許多多動物和人類一樣，都有5個趾。

實際上，鳥類、兩棲類、爬行類和哺乳類在某個胚胎階段都曾有5個趾，後來一些動物的一些趾長在了一起，或者沒有進一步發育。

不信？一起來看看！

靈長目

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靈長目的動物就不多說了，幾乎所有靈長目的動物每個掌都是5個趾。有少數靈長目動物，比如蜘蛛猴的拇指長度只有其他4個趾的15%，退居二線，幾乎看不出來了。

22種不同靈長目動物的爪爪，都是5個趾哦

食肉目

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阿貓阿狗的每個前爪有5個趾。狗的每個後爪其實也有5個趾，但平時著地的是4個，另外那個退化的叫做「狼趾」。

貓的前爪實際上也有一個很小的「狼趾」，但是阿貓的每個後腿就只有4個趾，另外那個被進化吃掉了。

實際上，食肉目的動物中，許多動物的每個前腿有5個趾，每個後腿為了追求速度退化掉了1個趾，只剩下了4個趾。

灰毛中粉紅色的的那個點就是前爪的第五個趾

考拉"粘"起來的趾

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考拉的前腳掌各有5個趾，其中2個和另外3個相對，這可以幫助它們牢牢抓住樹枝。而它們後腿也有5個趾，只不過第二個和第三個長在了一起，考拉的這種爪子叫做梳爪（grooming claw），幫自己梳妝扮靚靚用滴。

國寶

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熊貓的第6個趾，就是那個長得像拇指的趾是腫么回事捏？

實際上，只有人類和其他靈長目動物才有對生拇指，對生拇指能夠讓靈長目動物更好地抓握東西。

你看到能夠抓著竹子的胖達的「拇指」，其實是假的。大熊貓的"拇指"其實是橈骨末端的籽骨變的，為了它們抓東西吃方便。當然了，別的熊可沒有這種變化。

紅色的那個就是籽骨變的熊貓「拇指」

有蹄類

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那有人要問了，牛、馬、羊這些動物是怎麼回事呢？它們不是只有1個或2個趾嗎？

其實，牛、馬、羊這些有蹄類動物都曾有5個趾，只不過它們現在只用其中的1個或2個趾走路（鹿和牛有2個）。其他的趾被進化吃了大半，退到了不顯眼的地方。

馬的趾在5500萬年內的變化，現在主要是中間的趾承擔了大部分功能，邊上的2個趾縮到了上面

鳥類

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有人肯定不同意5趾的說法，並且會反駁，為什麼鳥只有2條腿，而且腳趾的數量一般只有2到4個，而不是5個呢？

其實鳥類的翅膀也是前腿變的，而且在某個胚胎階段小鳥們都曾有5個趾。比如在下面這個雞的胚胎圖片中，你可以看到小雞的第4個和第5個退化的趾，它們變成了矮短的嘟嘟頭。

還沒孵出來的小雞曾經有5個趾，看左右的那兩個小肉芽

鯨

灰鯨的5個趾

鯨和海豚的後腿，連帶著後腿上的趾已經基本找不著了，因為它們在大約5千萬年前變小退化了。但它們的前腿，也就是它們的前鰭上還可以看見5個趾。

圈圈裡是鯨的後腿和骨盆

蛇類

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如果上面的動物沒有讓你尖叫，那來看看蛇吧。蛇的腿，以及腿上的趾雖然被進化吃了，但是它們身體里還保留著可以長出（小短）腿的基因。比如蟒蛇在胚胎階段曾經有過一小丟丟的腿。

早白堊世的有4條腿的蛇的祖先四足蛇 Tetrapodophis

蛇的祖先曾經有4條小短腿。看不太清楚哈，我們放大一點。

四足蛇的小短腿和霸王龍的小短手，都是進化的謎~

如果我們把時間繼續往前推，你看生活在大約2.7億年前的獸孔目動物（therapsid）也有4條腿、每條腿5個趾。

德國卡爾斯魯厄自然歷史博物館裡的獸孔目動物復原模型

認真臉~

這到底是咋回事哩？神秘的數字5為啥頻繁出現？

其實，和神秘數字5搭配在一起的，是另一個神秘數字4。

這些有5個趾的動物，都屬於四足動物。四足動物（四足總綱）的意思就是有四條腿的動物。

除了我們常常能見到的地上走的，比如爬行動物（比如蜥蜴、蛇）、哺乳動物（比如人類、牛、阿喵）以外，實際上天生飛的鳥類，還有兩棲動物（比如青蛙）也是四足動物哦。

四足動物們的5個趾。從左到右：人類、家貓前掌、鯨前鰭、蝙蝠

這些動物都有共同的四條腿的祖先。四足動物的祖先一開始生活在水中，後來慢慢地轉移到淺水的地方居住，再後來乾脆搬上了岸。

那麼，是不是一開始上岸的四足動物共同祖先就有5個趾呢？

四足動物的趾都是從類似魚鰭的骨頭演化來的。實際上，第一批上岸的四足動物祖先每個腿上有8個趾。後來，一些趾慢慢消失，出現了7趾的動物，接著出現了6趾，最後出現了5趾動物。

四足動物的祖先都有誰呢？

棘螈（Acanthostega） 8趾

又名棘魚石螈，是一種已滅絕的四足總綱動物，體長約0.6米，是最早有明顯四肢的脊椎動物。它生活在約3.6億年前的泥盆紀。棘螈的每隻腳上有8個趾，而且排列成腳蹼的樣子。

魚石螈（Ichthyostega） 7趾

魚石螈也是一種早期的四足動物祖先，它們生活在大約3.6億年前的泥盆紀。它的每條後腿上有7個趾。

圖拉螈（Tulerpetom） 6趾

圖拉螈生活在大約3.6億年前的泥盆紀，可以生活在水裡和陸地上。它的每個前後腿都有6個趾。

彼得普斯螈（Pederpes） 6趾

彼得普斯螈是石炭紀的四足綱生物，生活在距今大約3.4億年前。它的每個前足有6個趾。

原水蠍螈（Proterogyrinus） 5趾

原水蠍螈生活在大約3.2億年前的石炭紀晚期。它體長長約2.5米，每個前後腿都有5個趾。

那麼為什麼一開始的8個趾變成了現在的5個呢？

關於這點，科學家們有很多假設。雖然大家不能完全確定這種變化的來源，但是一般認為，這和腕以及踝的運動有關：更少的趾可以讓這兩種關節變得更靈活而且更能承重；多趾的動物的手腳一般比較僵硬，而關節也不太靈活。

照這麼說起來，人的指頭會不會越變越少？小拇指最小，是不是因為要消失？

有可能。拿連接手指的屈指淺肌（Flexor digitorum supeficialis）來說吧，20%的人的小拇指里已經沒有這種肌肉了，或者只有一個手的小拇指里有屈指淺肌，而且這些人的抓握力量並沒有因此變弱，這似乎表明小拇指的確是沒什麼用的。

那麼腳趾呢？最小的腳趾會不會也消失呢？

許多人認為這是小腳趾不可避免的結局。

原始的靈長目動物的最重要的腳趾是第三個，也就是中間那個趾。這個腳趾承受了很大的力量。

後來在進化的過程中，大腳趾和第二個腳趾逐漸承擔起了更大的作用，而小腳趾逐漸變得越來越小、越來越不重要。最明顯的證據就是小腳趾的大小，而且許多人的小腳趾的指甲只有很小一點點，甚至完全沒有。

珍惜你的小拇指和小腳趾吧，它們可能正在被進化當手指餅乾一點點地吃掉~

終極進化形態~二進位手指

參考資料：

Clack, J.A., Gaining Ground: The Origin and Evolution of Tetrapods, Indiana University Press, Bloomington, 2002

Clack JA, Bennet CE, Carpenter DK, Davies SJ, Fraser NC, Kearsey TI, Marshall JEA, Millward D, Otoo BKA, Reeves EJ, Ross AJ, Ruta M, Smithson KZ, Smithson TR, Walsh SA. 2016 Phylogenetic and environmental context of a Tournaisian tetrapod fauna. Nature Ecology & Evolution, 1.

Coats, Michael. "Why do most species have five digits on their hands and feet?" Scientific American. 25 April 2005. Scientific American, Inc.

Tabin CJ. Why we have (only) five fingers per hand: Hox genes and the evolution of paired limbs. Development. 1992;116:289-296.

evolution.berkeley.edu/evolibrary/article/evograms_04

www.evoanth.net/2014/02/06/our-hand-is-still-evolving/

www.theguardian.com/science/2017/jan/11/palaeontologists-reveal-350m-year-old-tropical-scotland-bursting-with-life

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