问题

生物的鳞片是不是一种落后的形态?进化应该是要淘汰鳞片的吧?

回答
关于生物的鳞片是否是一种“落后”的形态,以及进化是否“淘汰”了鳞片,这其实是一个很有趣且常见的误解。要详细地讲清楚这个问题,我们需要先摆脱“落后”和“淘汰”这种带有主观评判和直线式思维的词汇,转而用进化的视角来审视。

进化不是一条直线,更不是“优胜劣汰”那么简单

首先,我们要明白,进化不是在追求一个完美的终极形态,也不是要“淘汰”掉一切“不完美”的特征。进化是一个持续不断、适应环境的过程。每一个生物特征的出现、保留或消失,都是由它在特定环境下的“适应性”(fitness)决定的。适应性指的是一个生物体在其生存环境中成功繁殖并将自己的基因传递下去的能力。

很多时候,我们看到一个物种保留了某个在我们看来“古老”的特征,比如许多爬行动物身上的鳞片,就会觉得它可能“跟不上时代”了。但事实是,如果这个特征能够帮助它在当前的环境中更好地生存和繁衍,那么它就不会被“淘汰”。

鳞片:不止是爬行动物的“专属”

当我们提到鳞片,脑海中第一个浮现的可能是蛇、蜥蜴、鳄鱼这些爬行动物。它们厚实、坚硬、层叠的鳞片,给人一种坚固而古老的感觉。然而,鳞片的家族远不止于此:

鱼鳞: 这是我们最常见的鳞片类型之一。从软骨鱼(如鲨鱼、鳐鱼)的盾鳞,到硬骨鱼(如鲤鱼、金鱼)的栉鳞、圆鳞、菱鳞等,鱼鳞的形态和功能多种多样,它们是鱼类在水中生存的关键装备。
爬行类鳞片: 爬行类动物的鳞片通常由角蛋白构成,提供了强大的保护,减少水分流失,是它们从水生向陆生环境转变的重要适应之一。
鸟类的羽毛(广义上的“鳞片”): 虽然我们不常这么称呼,但从生物学的角度看,鸟类的羽毛可以被视为高度特化的、由角蛋白构成的鳞片。它们不仅提供保温和飞行功能,也扮演着展示和吸引配偶的角色。
哺乳动物的毛发(再次广义): 同样,哺乳动物的毛发也可以看作是角蛋白衍生的、更细小化的鳞片状结构。它们的主要功能是保温,但在某些动物身上,如穿山甲的“鳞片”,则重新演化出了保护的功能。

所以,说“进化应该淘汰鳞片”本身就有失偏颇,因为进化并没有“淘汰”鳞片,而是让鳞片在不同的类群中演化出了不同的形态和功能,以适应各自的生活环境。

鳞片为何如此“经久不衰”?它的优势是什么?

鳞片之所以能够存在于如此广泛的生物类群中,并且在许多物种中依然是其核心的适应性特征,主要在于它们提供了以下几个关键优势:

1. 保护作用 (Protection): 这是鳞片最直观的功能。无论是鱼类的鳞片,还是爬行类动物的角质鳞,它们都能形成一道物理屏障,抵御捕食者的攻击、物理损伤,甚至寄生虫的侵袭。对于生活在水底的鱼类,鳞片能防止刮伤;对于陆地上的爬行类,鳞片则大大减少了皮肤的摩擦损伤。

2. 减少水分流失 (Prevention of Desiccation): 对于陆地生物而言,维持体内水分平衡是生存的关键。爬行类动物的角质鳞片紧密排列,能有效阻止水分从皮肤蒸发。这也是它们能够成功从海洋走向大陆的重要原因之一。即使是深海鱼类,它们的鳞片也能在一定程度上帮助它们应对不同水压和渗透压的环境。

3. 辅助运动 (Locomotion Assistance): 在一些情况下,鳞片也能辅助运动。例如,某些鱼类的鳞片可以减少游泳时的阻力,提高游动效率。蛇类腹部的鳞片则通过与地面的摩擦,帮助它们进行高效的爬行。

4. 其他功能: 除了上述主要功能,鳞片还可能参与其他方面。例如,有些鱼类的鳞片上可能附着有分泌粘液的腺体,进一步减少阻力并防止病原体入侵。

进化的“淘汰”并非废弃,而是转化

进化确实“淘汰”了某些形式的鳞片,但这种“淘汰”更准确地说是转化或被更具适应性的特征所取代。例如:

哺乳动物的毛发: 哺乳动物普遍失去了爬行类那种坚硬、重叠的鳞片,取而代之的是遍布全身的毛发。毛发在保温方面比角质鳞片更有效,而且柔软的毛发也不会影响哺乳动物更为复杂的运动方式,比如奔跑、跳跃、挖掘等。但我们仍然可以看到一些哺乳动物保留了“鳞片”的形态,比如穿山甲,它们的角质鳞片就是从毛发演化回来的,目的是为了加强防御。这恰恰说明了进化是一个动态的过程,同一个特征在不同的演化路径上可能被重新利用。
鸟类: 鸟类的前肢演化成了翅膀,覆盖着羽毛。羽毛是极其精巧的结构,既轻便又坚固,同时具有极佳的空气动力学特性,使它们能够飞行。从某种意义上说,羽毛是鳞片在飞行这一全新功能下的极致升华,是鳞片成功演化的一个例子,而不是被淘汰。

结论:鳞片并非落后,而是适应

总而言之,生物的鳞片绝不是一种“落后的形态”。恰恰相反,鳞片是一种非常成功的、在漫长地质年代中不断被优化和应用的核心生物结构。进化并没有要“淘汰”鳞片,而是让鳞片在不同的生物类群中,以多种多样的形态,服务于各种各样的生存需求。

当我们在自然界中看到鳞片,比如鱼儿身上的光泽,蛇在草丛中无声滑过留下的痕迹,甚至是穿山甲那坚固的铠甲,我们看到的是自然选择无数次筛选后留下的、最适合它们生存的“答案”。它们之所以保留下来,正是因为它们在各自所处的环境和生活方式中,依然提供了无可替代的优势。如果说有什么在“淘汰”,那不是鳞片本身,而是那些未能有效利用或适应鳞片(或其演化形式)的生物。

网友意见

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严格的说,生物的进化不存在“高级”和“低级”的区别,只有不同物种的区别。因此,人类在生物上也没有什么进化的更完全之处。只要此物种的性征能够保证顺利存活和大量繁殖,那么就达到了目的。

以此类推,鳞片的存在如果能够起到足够的意义就可以了。皮肤其实也分很多种啊,大部分哺乳动物的皮肤都是很脆弱的,但这种皮肤的存在意义是为了保证恒温系统的运作。大象和犀牛河马之类的倒是皮厚,但这可能是因为他们需要厚皮来维持生存或者增加实力。

蛇的话,鳞片就是它们的皮肤,不存在什么刀子嵌进去一块一块挖下来的吧。

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