秋菊　玉琳

非常相似的遺傳途徑指導(dǎo)了所有這些不同物種的腳的發(fā)育，然而只有一個例外：章魚的觸須是從一種古老軟體動物的肌肉進(jìn)化而來的。

1.當(dāng)“阿波羅11號”登陸月球時，如果我們的腳從來沒有進(jìn)化過，尼爾·阿姆斯特朗能完成這一“巨大的飛躍”嗎？我們的腳使這最令人印象深刻的壯舉之一成為可能。

2.腳的進(jìn)化經(jīng)過了漫長的時期。生命進(jìn)化中，一般認(rèn)為最早從海洋到達(dá)陸地的是總鰭類動物，其鰭的根部已有柄形的腳（肢）形成。之后進(jìn)化成蠑螈類的兩棲類動物，四肢雖然出現(xiàn)了腳的原形，但它們只能起輔助作用，在移動時主要還是像魚一樣靠身體的彎曲來前進(jìn)。

3.爬行動物出現(xiàn)后，逐漸形成了真正的四肢，能夠在陸地上自由地奔跑。直至兩千萬年前，類人猿才進(jìn)化成人，從四肢行走的動物進(jìn)化到能夠直立行走的人。

4.在類人猿進(jìn)化成人的過程中，也就是從四肢行走的動物進(jìn)化到能夠直立行走的人這個過程中，腳為了支撐體重和行走，失去了抓、捏、提、推等功能，成為現(xiàn)在的形態(tài)。有趣的是，嬰兒的腳在母體里的形成過程，就像腳的一個濃縮的進(jìn)化過程。

5.人類的腳具有大跟骨、短腳趾和長而僵硬的足弓，這是我們?nèi)祟惖囊粋€顯著特征，因?yàn)槲覀兡苡行У厥褂脙勺阈凶?。我們?nèi)祟愂俏ㄒ煌耆脙蓷l腿行走的動物。作為兩足動物使人類成為偉大的長途步行者和奔跑者，同時釋放了我們的上肢用以制造和使用工具，包括武器。無論好壞，這是一個巨大的飛躍。

6.至少在160萬年前，直立人等完全兩足動物的祖先已經(jīng)走出了非洲，穿越了舊世界，到達(dá)了東亞，但研究人員仍不確定我們奇特的腳是在什么時候進(jìn)化而來的。

7.320萬年前的“南猿露西”似乎是完全的兩足動物。然而，在2018年，古人類學(xué)家發(fā)現(xiàn)，同一物種的幼年腳化石與攀登猿類的腳化石更接近。

8.當(dāng)然，腳可以追溯到更早的進(jìn)化時期。不同的和不相關(guān)的生物體在其物種特有的肢體上有著非常相似的發(fā)育遺傳途徑。從袋熊到黃蜂，從人類到大比目魚，這些基因群在動物中近乎普遍的分布，表明它們在5億多年前起源于一個共同的祖先。

9.但是，第一雙“腳”可能屬于軟體動物。它們已經(jīng)存在了大約5.4億年。那時許多物種的下腹部肌肉發(fā)達(dá)，允許它們通過收縮移動。魷魚的觸手和章魚的手臂都是由這些肌肉發(fā)達(dá)的“腳”進(jìn)化而來。

我們的腳的大跟骨、僵硬的弓和短短的腳趾，能夠有效地幫助人類直立行走。

10.陸生脊椎動物的腳要均勻得多。我們都從最早的四足脊椎動物或四足動物那里繼承了相同的基本足部骨骼，這些四足脊椎動物在3.5億年前離開海洋來到陸地。

11.隨著不同的足部姿勢的演變，這些骨骼的形狀和位置會發(fā)生多樣化，有時是戲劇性的，比如躑行動物（整只腳踩在地上，像人類和老鼠），趾行動物（只有腳趾在地面上，像貓和狗）和蹄行動物（有蹄腳趾在地面上，像馬和長頸鹿）。

12.其他靈長類動物比如黑猩猩，有粗糙的雙腳，相比之下大家會覺得我們的腳趾頭實(shí)在太奇怪了，它們又短又粗還沒有用。為什么和手指差不多的腳趾，相比手指，卻顯得短小還略顯“丑陋”？

13.研究表明，我們的腳在過去也曾這樣粗糙過。我們的祖先南方古猿生活在350萬年前，有一雙像黑猩猩那樣的腳。170萬年前的能人的腳便和我們今天的腳很像了。只要把我們與之相對應(yīng)的腳趾全換成更短的腳趾，再在我們腳上加個足弓就行了。這其中到底發(fā)生了什么呢？

14.長話短說，我們的祖先先從樹上下來，開始在陸地上行走。當(dāng)我們的腳進(jìn)化到足以支持我們在陸地行走時，我們便開始行動得越來越快，最終學(xué)會奔跑。這些變化迫使我們的腳進(jìn)化出一種更高效的方式來解決平衡和動力問題。

15.基本而言，我們的腳變得更有彈性且更能減震。也就是說，這些腳趾因奔跑而產(chǎn)生。研究人員發(fā)現(xiàn)，長腳趾者個體進(jìn)行了更多的機(jī)械勞作，來穩(wěn)定他們的關(guān)節(jié)和韌帶。這表示，他們要用更多的能量才能和短腳趾者跑得一樣遠(yuǎn)。我們的祖先真的很擅長長跑，來追逐獵物、消耗獵物體力。

16.在這種捕獵模式下，長腳趾者被自然淘汰，因?yàn)樗麄円ǜ嗟捏w力追逐同樣的獵物。研究人員還發(fā)現(xiàn)，短腳趾者也許能夠減少受傷的危險(xiǎn)。這意味著，長腳趾者要花更多的精力跑相同的路程，在途中，還極有可能受傷。所以我們短而粗的腳趾可能是進(jìn)化來幫助我們奔跑，保持平衡的。

17.科學(xué)家們一直在研究腳是如何工作的。小腿的應(yīng)力性骨折是一種常見的跑步損傷，通常被歸咎于撞擊路面。然而，今年1月發(fā)表在《公共科學(xué)圖書館·綜合》上的一項(xiàng)研究表明，真正導(dǎo)致骨折的罪魁禍?zhǔn)撞皇桥懿秸叩哪_著地的力量，而是肌肉收縮對小腿骨造成的壓力。

18.許多昆蟲、蜘蛛、蜥蜴和兩棲動物通過垂直和倒置的平面來完成移動，甚至雜技動作，這要?dú)w功于它們對腳的各種適應(yīng)性。

19.例如，壁虎的腳趾底部覆蓋著超柔韌的微小毛發(fā)，這些毛發(fā)以傾斜的角度或不垂直的角度生長。毛發(fā)微小的鱗片對墻壁或天花板表面產(chǎn)生電磁吸引力，但它們的角度和靈活性使壁虎在移動時可以輕松地松開腳。

20.其他反重力動物，包括許多無脊椎動物，腳通常是濕的，科學(xué)家認(rèn)為這有助于它們附著在平坦的表面。但一項(xiàng)關(guān)于粘蟲的研究發(fā)現(xiàn)，腳墊分泌液體與黏著性沒有任何關(guān)系。相反，這種液體似乎起到了潤滑劑的作用，可以幫助昆蟲在表面移動時松開自己的腳。這一發(fā)現(xiàn)可能對機(jī)器人設(shè)計(jì)具有重要意義。