03.02 生物在进化的过程中为什么没有进化出轮子?

龙建源


我认为没有进化出轮子的原因就是没有能解决两个相对运动(转动)部件之间的营养传输问题。现在机械的车轮子只传递能量就可以,而活的动植物组织不但要有运动的能量传递而其本身存活还要有营养传输。


洋柿子老爹


轮子由轴和轮构成,能够降低摩擦。自然界多细胞生物的结构特征使得其难以具备这样的器官,但是却存在天然的齿轮、球状结构,便于生物运动,从而利于生存和繁衍。

齿轮

齿轮这种机械结构只有人类的创造性才可以造出来,自然界的生物基本是在环境影响下进化的,因此很难朝着确定的某一个方向发展,但大自然的神奇造就了很多神奇的生物,超出我们的想象。有一种叫做伊苏斯飞虱的小昆虫,后肢就具有较为典型的齿轮结构,齿轮的作用是使双后肢具有很强的协同运动的能力,解决了神经传导的问题,即便一边的后肢神经传导稍慢,齿轮结构也可以保证双后肢同时协调运动,配合着飞虱腿部特殊的肌肉,它们就具备了很强的跳跃能力,更便于飞虱控制跳跃的方向和力度。不过这种飞虱的齿轮结构在成长的阶段存在,成年后却会消失,可能是由于摩损或者昆虫蜕皮造成。

光说一个现象我们就可以体会这种结构有多么神奇。人类发明车轮子也就几千年的历史,而玛雅文明曾经到达相当高的程度,但是他们没有造出轮子,甚至还处于石器时代。然而在自然界却有天然生成的轮子结构,还是齿轮。

球状

风滚草在美国西部片中较为常见,枝条和叶片特征适宜在较为干旱的环境中存活,但是干旱环境有一个较为致命的缺陷,那就是整体环境比较缺少水分,它们可以将自己的枝条收缩成类似于球状,由于自身的重量很轻,因此可以在风力的作用下滚动,遇到合适的环境就可能重新扎根,在滚动的过程中也将种子播撒在较广的范围内,扩大了风滚草生存的几率。

球状或者接近是自然界普遍存在的一种生物外形,很多病毒就是球体的结构,生物的细胞和细菌等也呈现球状的特征,这种结构可以使生物膜内塞进相对更多的东西,保证了生命生存的需要;还有花粉、孢子等结构,也是较为接近球体,便于随风或者随水飘散传播。

多细胞动物由于细胞间必须连接在一起才能保证生物体的完整,因此基本不可能出现车轮那种轴和轮子分离的结构,至少目前人类在自然界中没有观查到具有相应结构的生物,但是在细胞的分子层面,却有一些与运动有关的蛋白却呈现类似于轴或者活塞的结构,不同的部分可以相对滑动,从而引起生物体的相应动作。地球生命太神奇了。


来看世界呀


这里有个



谢谢你八百年


类似轮子的结构还是有的,轮子作为工具,运动和切割是最主要的功能,我们各举一例!

神秘诡异的旋齿鲨,用螺旋锯齿切割硬壳~

旋齿鲨是一种古老的软骨鱼类,生存于距今约二亿至三亿年前的二叠纪至三叠纪。由于其螺旋状牙齿的内部结构和现代鲨鱼类似,所以被古鱼类学家划分在了鲨类。

或许从现在的眼光来看,旋齿鲨剑走偏锋很是另类,但实际上它们当时非常普遍。作为软骨鱼类,要留下完整化石结构几乎不可能,但即使这样,本世纪之前,古鱼类学家就已经描述出了旋齿鲨科的11个属、30多个种,这是一个多么繁盛的大家族!

关于旋齿鲨的圆形下巴如何运作问题,国际上一直争议不断。因为从形状上来看,下巴好像可以旋转,但实际上不能。所以,一度以为这样的螺旋锯齿是长在上颌用来撞击猎物或者抵御天敌的;或者是当鞭子一样使用,甩出去抽打并勾住猎物;要不就是模仿当时海洋里非常普遍的一种动物菊石↓,来诱捕猎物。

直到1975年的春天,在海拔4600米的珠峰上发现中国旋齿鲨珠峰种,这个问题才迎刃而解。因为珠峰的旋齿鲨标本,很好的保存了脑颅眶前部分,从而得以推测出它嘴巴的大致形状;而旋齿齿列的两侧,还生有碾压型的侧齿。由于侧齿的性质,它很可能是以带壳的无脊椎动物为食,所以长在下颌当中的齿列,就应该用来锯开硬壳或切断较大食物的。

反过来我们再看旋齿鲨的名字——“Helicoprio”。“Helico”,在希腊语中是“螺旋形的”或者“环状的”意思,而“prion”的是意思是“锯子”,所以“Helicoprio”就是环状的锯子,起得还真是合适啊,不管是形状、还是功能。

如果有比切割作用的轮子更复杂的,那一定是齿轮了!

齿轮在人造世界中无处不在,正因为有了齿轮的存在,人类才创造出各种各样的精密器械,从而推动人类社会飞速发展。然而,剑桥大学动物学系的教授马尔科姆·伯罗斯(Malcolm Burrows)和格雷戈里·苏顿(Gregory Sutton),却在一种小动物身上找到了齿轮的原型,虽然是已经发现的唯一一例动物运作齿轮的实例,却足以人类让人类不再敢自以为是了。

进化出精密齿轮结构的动物叫伊苏斯飞虱(Issus coleoptratus),它们不会飞,但非常擅长跳跃。其跳跃能力突出的原因,就是对齿轮的高效利用。剑桥的两位科学家发现,伊苏斯飞虱的后腿,在被称为转节的节段上,有一个弯曲的狭条,狭条上分布有10-12个轮齿。而连接两只后脚的齿轮结构是互相嵌合的,作用是飞虱起跳时能让两腿在齿轮作用下保持同步。

经过齿轮同步后,飞虱起跳时两脚动作差距缩小到只有30微秒,而1微秒=1/1000000秒,如此对称的动作,是神经传导所达不到的。但因为齿轮结构的存在,协调两腿同步的工作就不需要了,飞虱只需要传递出肌肉产生相同力度的神经信号,这样一条腿跳起,齿轮自动就带起另一条腿,从而达到动作的神同步。

然而,齿轮结构要在生命体中作为官能结构一直存在,依然是奢侈的,即使是伊苏斯飞虱,也只是在“青少年时期”才有。一旦若虫完成最后一次蜕变成为成虫,就不再拥有齿轮结构了。

飞虱卸载精妙齿轮结构的原因不明,不过研究者认为,齿轮结构对完好度要求极高,一旦一个轮齿坏掉,整个结构就无法运作。若虫时代还有蜕变可以修复齿轮,变成成虫后就不再脱皮了,也就无法修正齿轮了,是齿轮的结构缺点决定的。

最后,进化出轮子代替腿来运动,会怎么样呢?

题主或许是受交通工具的启发,才有次一问。但自然界没有平直坚硬的路面,而滚动阻力却会随着路面变软或者坑洼不平而增加;

更别说自然界多是轮子无法翻越的垂直障碍了,让越野车和马,一起参加马术障碍赛,画面太优美,我已不敢想象~


不入流的大刘


以前三联生活周刊上讨论过这个问题,例如,为什么动物没有进化出机关枪来。

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因为,进化过程中每一步的基因突变,只能造成一点点的改变,这些改变必须是有好处的,然后才能遗传保存下来。

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比如说,动物单独的进化出一个枪管、一个扳机等等,没有任何好处,所以无法被遗传保留下来。

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由此,诞生了艾滋病的鸡尾酒疗法,就是同时使用三种药物。这三种药物这么多年来一直在变化,唯一不变的就是始终是三种药物。

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即使病毒基因突变能够对一种药物产生抗药性,也会被另外两个药物处理掉。

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但是,如果你一直使用一种药物,就会让细菌病毒等产生抗药性。

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顺带说一下,鸡尾酒疗法是一个华裔提出来的。

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为什么中药不会产生抗药性?因为一个方子会包含很多种中药。即使是单方,一个中药也会包含多种化学物质。


碗豆什锦菜


这个问题让我想起了《功夫》中包租婆在马路上追逐周星驰那一段,快速奔跑的时候双腿已经变成了一个“轮子”,像两辆车一样在路上狂奔。想一想如果有生物是这样的行走方式,还是挺有意思的。

说实话生物进化出轮子这件事情难度还是非常大的,或者说是没有原始的动力。人类发明轮子或者圆形的工具,是为了运输非常重的物体,减轻人类身体上的负担。而我们平时走路只需要负重自己的身躯,根本用不上轮子这是其一。

其二是生物进化可以分为两个步骤,一是生物种群发生基因突变或者变异,二是被自然环境选择下来。轮子这样的行走方式在大自然中根本无法快速移动,用工程上专业一点的术语来说轮子的滚动阻力随着路面变软、凸凹不平而增加,这样的行走方式太过于消耗能量。大自然里可没有我们铺设的路面那么平整。


例如我们身体的骨骼连接处大多数都是半圆周运动的,不严格意义上来说类似于“轴承”结构,轴承我们都知道需要润滑。那么我们的骨骼同样如此,喜欢健身爱好跑步的同学都知道,不好的跑步习惯对膝盖特别伤。想象一下如果是轮子结构,使用年限是八九十年,“什么材料”能受得了?当然这些类似圆球形的结构在生命体中还是挺常见的,尤其是骨骼连接处。以上只是个人的浅显看法,在这抛砖引玉期待其他优质回答。


科学黑洞


生物为什么没有进化出轮子?

从进化论的角度来说,生物的进化模式是以适应自然环境和生活习性为基础,朝着最理想的方向衍化为最简单的结构。

所以生物每个部位的结构至少需要同时满足两大条件:一是最理想的;二是最简单的。

“最理想”即是尽最大可能去适应复杂的环境;“最简单”则能用八个字来形容——如无必要,无需增加。

轮子虽然看似好用,但并不满足以上两大条件。

轮子不是最理想的移动结构。



轮子在平整的地面上移动速度比较快,也相对省力,但适应性特别差。

轮子受重力影响是最大的,因此上坡非常费力,下坡又难以控制,一旦受到阶梯的阻挡就完全无法移动了,在崎岖复杂的自然环境中根本无法使用。

轮子不是最简单的结构。



轮子的外形看起来很简单,但是整个结构特别复杂。

就生物的骨骼来说,组成一个复杂的传动结构会造成极大的基因浪费。

除此之外,生物是依靠神经网络来传递信息,以筋肉来传动的,这就意味着各部位都必须被各种“线路”联结在一起。

而轮子要自由旋转,整个结构中就势必有一个部位是完全独立的,否则一旦旋转,神经、血管和筋就会被绞起来。

这样一个完全独立的部位,如何传递信息,如何实现血液循环呢?

所以除了个别构造单一的微生物之外,生物无法进化出类似轮子的结构。


科学矩阵


进化?人由猿变来的?这完全是地球上第一大谎言。猿变成人叫变异,不叫进化,而变异是受“特定”感染才会产生。那么,在已知的真实历史中,又有什么高级类物种进化了?种种迹象都在说明,没有什么进化,只有“退化”,消亡。比如,太阳存在这么多年,科学家不是在研究它的发生、发展、消亡吗?太阳又进化了吗?


医学蒙笙


上帝的创造是明明可知的。 在神创造论的基础上,才存在所谓的进化论。 奇妙的身体!奇妙的创造! 当思想生命存在的意义-我们从哪里来?我们往哪里去?复杂的身体!奇妙的生命!奇妙的遗传与本能!DNA🧬 人体23对染色体,即是上帝创造的明证!上帝是一切存在的本源!要记得,人有灵魂!在神创论生物代代繁衍生息这个高高的平台上,才能有所谓的进化、退化、分化、异化,以及现在的基因修改编辑! 总是惊叹于两性结合在母腹中的一个0.1毫米头发丝尖大小的受精卵,竟然能完美地携带父母亲的遗传信息,自主地准时无误地(!)发育成复杂无比的俊男美女!心脏!大脑🧠!脏器!骨骼!肌群、血管、神经系统!超级像素的眼睛!...还不能震撼到你么?!是谁告诉了它、设定了它如此美妙无误的生命进程?生殖细胞“一旦发生,就是完美”(男女人体与生殖细胞,是被完美地一次创造,互为依存,代代繁衍),23条染色体生殖细胞绝对不可能“从无到有、从简单到复杂、从低级到高级”慢慢地“进化”而成!(若果真这样,就不能生殖繁衍;没有遗传,立即消亡。)若是一个男人女人,亿万年来一直不死,从无到有、从简单到复杂、从低级到高级,进化(甚至如蝉蜕变)到现在这样的高级生命状态,我就相信所谓的进化论;若是一个男人女人,以小小的完美的生殖细胞,两性结合、代代遗传繁衍,我一定相信神创造论!!生殖细胞比生物智慧聪明一万倍(竟然能自主地发育成复杂的生物体)!生物又比生殖细胞智慧聪明一万倍(竟然又能自主地发生无法理解控制的半数13条染色体的生殖细胞)!有大能的创造,有创造者独一的真神!创造者与受造之物,有着无可比拟的天壤之别!信靠我主耶稣基督!按上帝的旨意而活!阿们![罗马书 1:2]自从造天地以来,神的永能和神性是明明可知的,虽是眼不能见,但借着所造之物,就可以晓得,叫人无可推诿。[哥林多前书 9:23]凡我所行的,都是为福音的缘故,为要与人同得这福音的好处。


Aaron云雾


轮子必须要有一个轴,这就说明,进化出来生物有一部分与他是分离的,这样才能滚动,这部分就无法吸收养分

仅凭这一点就不可能



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