如果你看看猫、狗甚至袋鼠的爪子，你会发现它们与我们的手有一些共同点。即使有些可能缩小或位置不同，所有这些哺乳动物都有五根手指或手指。为什么我们会与毛茸茸的朋友分享这种模式，即使我们在不同的条件下进化？
要回答哺乳动物为什么有五根手指的问题，我们必须首先了解为什么四足动物（希腊语为“四足”）脊椎动物有五根手指。哺乳动物属于超纲四足动物，其中还包括爬行动物、两栖动物和鸟类。即使是没有传统肢体的这个群体的成员，他们的骨骼中也有五根手指——鲸鱼、海豹和海狮的脚蹼里有五根手指——即使它们有四个或更少的脚趾。
有一些变化：马只有一个脚趾，而鸟类的翅膀末端有一个融合的指骨。然而，科学家们发现，这些动物开始时有多达五个手指作为胚胎，但它们在出生前就萎缩了。
这个过程很大程度上是由Hox基因决定的，宾夕法尼亚州立大学的进化生物学家托马斯·斯图尔特（ThomasStewart）告诉LiveScience。Hox基因编码的蛋白质有助于调节其他基因的活性，打开或关闭它们。它们有助于确保身体部位在动物体内的正确位置，因为它从胚胎发育而来。因此，它们参与决定四足动物的骨骼模式，并通过帮助控制由声波刺猬基因（是的，这是真名）产生的蛋白质来激活和阻断彼此，同时创造组织。
通过这个过程，手指芽生长;根据动物的类型，这些芽可以继续生长或重新吸收。然后，手指周围的细胞死亡，产生单独的手指。斯图尔特说，这究竟是如何发生的，“诚然是一个相当复杂的问题”。细节因您询问的科学家而异。
没有人知道这个五指计划是什么时候开始演变的。斯图尔特说，最早已知的长出手指的动物大约在3.6亿年前从鱼类进化而来，有多达八根手指。然而，在大多数现存的四足动物中，五指计划的存在表明该特征可能是一种“同源性”——一种基因或结构，因为它们具有共同的祖先，因此在生物体之间共享。所有现存四足动物的共同祖先一定以某种方式进化成有五根手指，并将这种模式传给了它的后代。
哺乳动物的前肢，包括人的手臂、狮子的前肢、鲸鱼的前鳍和鸟的翅膀。（图片来源：Shutterstock）一个共同的祖先解释了哺乳动物是如何长出五根手指的，但它没有告诉我们为什么。一种理论是定向发育——随着时间的推移，基因或性状变得更加稳定，突变的可能性更小。斯图尔特举了颈椎或颈椎的例子：哺乳动物几乎总是有七个这样的椎骨，尽管这个数字似乎并没有提供特别的优势。根据这个理论，如果这个数字已经工作了数百万年，就没有理由改变它。
然而，并非所有研究人员都同意定向发育的想法。加州大学圣地亚哥分校的进化发育遗传学家金伯利·库珀（KimberlyCooper）指出，多指或超过五个手指，在许多哺乳动物（包括人类）中都是突变。有多种突变可以导致多指畸形，但最近发表在《自然》杂志上的一项研究发现，它可以通过声波刺猬基因中一个核苷酸的突变而发生。
“既然这么简单，”库珀问道，“为什么多指类物种不存在呢？她认为这一定是因为多指是一种进化劣势。一些人推测这可能归因于基因连锁：随着基因在数百万年的进化中，有些基因会相互关联，这意味着改变一个基因（手指的数量）可能会导致其他更严重的健康问题。但到目前为止，还没有人提供具体的证据，斯图尔特告诉LiveScience。
“我们可以问一个非常简单的问题，为什么我们看不到超过五个手指，似乎我们应该得出一个简单的答案，”他说。“但这是一个非常深刻的问题。这使得[这个领域]非常令人兴奋。
