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深埋在大象腳下的革質皮膚是個不被解剖學重視的謎團之一。三百年前,一名外科醫生聲稱大象有六個腳趾,而不是大家認知的五個,而引發了一場額外的「腳趾是否真有可能存在」的辯論。
現代解剖學家對這想法一笑置之,堅持那個額外的腳趾實際上只是一大坨軟骨。現在一項研究了許多大象腳的研究顯示,那個被認為是腫塊的部位真的變成了骨頭。第六個腳趾不是一個真正的腳趾,它更像熊貓的假拇指。儘管如此,它仍有助於支撐大象巨大的身體。
沒有參與這項研究的加拿大Guelph大學脊椎動物形態學家Matthew Vickaryous說:「對大象而言,這個腳的獨特結構必須被視為一個重要的革新。象腳看起來很複雜,其實不然。」
大熊貓額外的拇指,是進化上具有創造性的一個著名例子。這個動物真正的拇指看起來就像其它手指,加起來一起形成了五個趾的爪子。但除此之外,大熊貓爪子的內邊緣低處有一個略與其他手指相對的指頭,幫助大熊貓抓住竹子。這個“拇指”其實只是一個種子骨,通常是在跨關節的肌腱和韌帶內形成的一小塊骨頭。膝蓋骨是種子骨的一個例子。但熊貓位於真正的拇指外的種子骨增大了,以一個類似指頭的身份,幫助這個動物吃東西有更高的效率。
英國皇家獸醫學院的進化生物力學家John Hutchinson,他猜測大象的腳趾是否也發生類似的情況。作為一名大象運動力專家,他多年來收集和保存了許多在動物園死亡的大象腳,包括肌肉和所有一切。所收集到的大象年齡從新生小象到50多歲不等。他曾進行斷層(CT)掃描,使用X光將組織以切片的方式形成影像,進而取得3D照片。此外,他也作了其他研究以了解大象的腳是如何運作的。而在作這些研究的時候,他發現當每隻大象年老時,其軟骨腫塊密度會變高,高得像骨頭一樣。
他說,腫塊可達15公分長、6公分寬,看起來真的可以像腳趾一樣運作。它和熊貓的拇指長在相同的位置,但它是嵌在被稱為脂肪墊的柔軟組織中。
雖然我們看不見,不過大象真正的腳趾長得有些垂直,所以大象實際上是用腳尖走路,腳腕和腳其實是離地的。乍看之下,額外的腳趾似乎離地面過高,承受不了重量,沒有什麼大的好處。但Hutchinson和他的同事們表示,透過一個可以支持大象重量的設備,將收集到的部分大象腳放入,並利用另外的CT掃描成像後,他們發現,正如他們在《科學期刊》(Science)網上報導的那樣,那個假的腳趾也起了支撐體重的作用。
沒有參與這項研究的的布朗大學功能形態學家Elizabeth Brainerd說:「額外的腳趾確實改變位置,並與地面接觸。」
為了追踪額外腳趾的演化過程,Hutchinson和他的同事們對貘類(一種代表最古老,類似大象的哺乳動物),和更近代的大象化石進行了CT掃描。他們發現,5000年前的化石沒有額外腳趾存在的證據。化石顯示這些動物是扁平足,沒留給第六趾任何空間。牠們應該大部分時間是生活在水中。但到了4000年前,更近代的動物化石就有了這個第六趾的跡象。當時,大象變得越來越大,並花更多時間在陸地活動。牠們的腳變得更能支撐自己的體重,同時擴大脂肪墊。
雖然額外的手指和腳趾通常是遺傳的異常現象,並常見於某些貓的品種(被稱為多趾畸形病),但Hutchinson認為,就大象而言,利用種子骨得到額外的支撐,比演化出一個真正的第六趾更容易。他解釋說,製造出第六個腳趾需要一個複雜的發育程序,而這將改變整個腳的成形。
Vickaryous指出,種子骨對大象來說非常方便。他說:「巨大的身形必須要有新的改變,來應付體重的大幅度增加。」研究人員正在調查其他巨型動物,如蜥腳類恐龍,是不是也有類似的創新。
許多科學家認為,解剖學的全盛時期已經過去。但瑞士蘇黎世大學的進化形態學家Marcelo Sánchez表示,事實並非如此。「即使像大象這樣眾所周知的動物也可以是令人興奮、而且會有新發現的研究對象,像這樣的研究會使我們對進化有了更重大的見解。」
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http://news.sciencemag.org/sciencenow/2011/12/elephants-have-a-sixth-toe.html?ref=hp