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既然轮子这么适合运动,为什么平原地区的动物没有进化成轮子形态?

  轮子确实是个好东西,从古代的战车,到如今的汽车,轮子就是这些工具的“腿”,将一辆汽车放在一个陡坡上,轻轻一推,车在没有启动的情况下会越跑越快,但是,对于动物来说,这两条或者四条腿就得不到这种效果。

  既然轮子这么好,为何地球上150多万种动物都没有轮子形态的腿,或者干脆将身体进化成轮子的形态呢?这是个看似简单,实则复杂的问题。

  动物进化成轮子形态是什么样子?

  动物想要进化出轮子的形态,要么是腿部是轮子,要么是身体是轮子。

  我们先来看身体是轮子。身体是轮子,就需要动物完全蜷缩成一个球,由于口、鼻等相对脆弱的位置要保护,所以口鼻只能在内侧,而且由于头是动物最重要的部位,所以头在蜷缩时,也只能在里面,不能一直受到地面的摩擦和撞击。

  在这个前提下,动物的整个体背形成一个完美的圆,这样轮子形态就诞生了,这个形态可以参考一下鼠妇。

  其次是腿是轮子。腿是轮子乍一看很简单,只需要把腿弯成一个圆就行了。但事实上,我们还要考虑两个问题:平衡和稳定性。动物拥有轮子腿,想要平衡就得每一条腿都成为轮子,比如人两条腿就两个轮子,马四条腿就四个轮子,这才有平衡性可言,不然总是跑偏,显然是不合理的。

  再有就是稳定性了,腿变成轮子还是不行的,因为如果是单纯的一个轮子的话,它的稳定性是非常差的,这一点可以参考轮子出现后所有轮子的设计都是里面有辐条的。

  那动物如何出现这些辐条呢?答案只有一个:进化出无数条腿,那为什么是无数条腿呢?因为动物的腿都是有粗细的,组成一个较大的轮子就是靠脚,所以显然腿越多,轮子外围的缺口越少,越稳定。

  因此,动物如果进化出轮子的身体或者腿的话,要么就像鼠妇蜷缩起来那样,要么就是有无数条腿组成了一个轮子腿。(下图中圆环是由动物的脚组成的,显然这些辐条就是腿了)

  看完了形态,我们再来看一下为何动物没有进化出轮子?

  世界上生存着超过150万种动物,它们每一种又有庞大的数量,而每一只动物都会发生基因突变,所以轮子腿或者身体雏形的突变不一定没有出现过,毕竟基因突变是无序的。但是,基因突变想要保留下来必须要经过自然选择,这就是进化的机制。

  从目前的动物看,没有轮子形态的身体和腿就证明这种基因突变即使出现了,也没有经过自然选择的考验,那么,到底是什么原因让这种看似有利的基因突变没有得到保留呢?我们轮子身体或者腿的弊端来找一下答案。

  第一:轮子其实并没有那么高效

  虽然汽车跑得快,全靠轮子带,但其实,轮子在动物身上并没有那么好用。首先,轮子在下坡时,是非常容易失控的,这也是为什么汽车装了轮子还得在轮子上装刹车的原因,但是,如果出现在动物身上,刹车就是个问题了,这就会导致一些进化出这种形态的动物下个坡出了“车祸”就报销了。

  其次在上坡时,轮子其实比双腿或者四条腿行走更加吃力,因为带着轮子想要移动就必须有源源不断的动力,这样才能保证轮子的整个周长都能接触到地面。

  除此之外,即使在平地上,轮子也不见得更高效,不信你把车推到草坪里试试,显然没有两腿走路更快。

  因此,轮子之所以高效是因为出现在了它应该出现的位置,显然出现在动物的身体上是低效的。

  02 进化的难度

  动物如果身体想要进化成轮子,那么必须要有一个非常坚硬且耐磨的体背,这样在滚的时候才不会被磨伤身体。但是,坚硬和柔软是相互矛盾的,想要耐磨就得坚硬一些,想要蜷缩成球就得柔软,解决方案只有两个:像节肢动物那样,有外骨骼,且身体分节或者像穿山甲那样有个粗、宽且长的尾巴。

  但是,生命的进化是由简单到复杂,而节肢动物算是进化相对低级的生物,想要让哺乳动物“退化”成节肢动物,显然是不可能的。而像穿山甲那样,体型也限制了,想想鳄鱼就相当于大个的穿山甲,想要把鳄鱼团成球,除非将它折死。

  动物如果是腿部成轮子的话,也非常的困难,因为地面上并不是完全平坦的,有坑洼、有各种大大小小的石头,所以,轮子在高速运作时,一旦遇到这些坑洼和石头就容易发生受力面变形的问题,如下图:

  所以这种损耗是非常大的,一旦变形,就是骨骼出现了问题,这显然不是敲打几下就能回来的,而且轮子腿必须有多条腿作为轮子的支撑轴,这就需要动物进化出无数条腿,这个难度不亚于让蚂蚁统治地球。

  第三:有了轮子身或者腿死得更快

  如果动物把身体进化成轮子,那么头在轮子内侧,这样动物在逃走时是失去了视觉的,看不到前面的路去滚,无论滚得多快,一旦遇到树木或者岩石,非但要承受巨大的撞击力,还会导致自己无路可逃,这无疑是在找死。

  如果是腿成了轮子,速度拉慢,在遇到危险时,确实能跑,但是我们可以想一下在高速上,我们如果大幅度地动一下方向盘会怎样?没错,轻则汽车连续的打转,重则翻车。而轮子腿也是这样的道理,因为环境不可能是一马平川的,所以动物在奔跑时需要及时地调整自己的方向。

  但是,如果是轮子腿,一旦你想要改变方向,就相当于我们在高速行驶时大幅度的打方向盘,是极容易人仰马翻的。这不是更容易死掉吗?

  速度快不一定靠轮子

  虽然自然界中,动物没有进化出轮子形态的身体和腿,但是这依然没有阻挡它们向更快的速度演化,比如陆地上跑得最快的动物猎豹,它们的时速可达110公里每小时,在这个速度下,已经没有陆生动物可以与之匹敌了。

  当然,猎豹为了极致的速度也做出了牺牲,比如作为一种大猫,它的身体长度有了,但是非常的纤细,2米多的体长竟然只有平均40公斤的体重。这让它们见到其他大猫只有逃命的份,而且捕猎的猎物也只能是中小型的羚羊。

  而且为了在奔跑时拥有更好的抓地能力,它们原本随时可以缩进爪鞘里的利爪也变得不能自由伸缩,这失去了一件重要的杀伤性武器。

  所以,猎豹被许多人称之为“进化到死胡同的动物”,不过,从猎豹、鸵鸟、羚羊等善于奔跑的动物身上,我们也看到了速度不一定需要轮子形态的可能性。

  总结

  我们之所以会觉得轮子适合运动是因为它们出现在了车上,而且是与刹车、转向等多方面的设计共同作用下才高效。

  如果是单独地将轮子放到动物身上,这非但不能让动物跑得更快,还会让它们加速被自然选择淘汰掉,因此,在地球上如此多的物种中,可能出现过像轮子形态演化的动物,但是弊大于利,注定通不过自然选择。

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