【生物演化】再穩一點：大象的「第六根腳趾」
■大象有假的第六根腳趾，能幫忙支撐身體的重量。
編譯│汪芃
大象腿粗硬的皮膚下藏著一個不為人知的解剖學祕密。三百年前，有一位外科醫生宣稱大象其實有六根腳指頭，而不是世人以為的五根，這個說法激起了科學家的辯論：大象真可能長了一隻多的腳趾嗎？現代的解剖學家對這個想法嗤之以鼻，他們堅稱那所謂多的腳趾，其實不過是一大塊突出來的軟骨罷了。然而最近有一份研究觀察了幾十隻象腿，指出這團軟骨的確正在慢慢變成真正的骨頭。這塊軟骨目前還不能算是真正的腳趾，就跟熊貓的假拇指一樣，不過講到支撐大象雄偉的大肚腩，這根「腳趾」確實有功。
未參與本研究的加拿大貴湖大學（University of Guelph）脊椎動物型態學家馬修．維克瑞鄂斯（Matthew Vickaryous）表示，大象的「腳部構造非常獨特，絕對是一項很關鍵的演化突破。象腳結構複雜，要摸透很不容易。」
想一窺生物演化過程的創造力，大熊貓（giant panda，即一般所稱的『熊貓』）多出來的拇指就是個著名的例子。大貓熊真正的拇指長得跟其他指頭一樣，而腳掌便由五根外型相似的爪子構成，但除此之外，大熊貓還另外長有一隻跟這些爪子位置相對的「指頭」，就在腳掌內側，讓牠們能靈活地抓住竹子。而這隻所謂的拇指，其實不過是一塊種子骨（sesamoid）。動物身上毗鄰關節的肌腱和韌帶中常會形成這種骨骼，例如我們的膝蓋骨其實就是種子骨，然而大熊貓這塊長在真拇指外面的種子骨卻長得很大，扮演起指頭的角色，成為大熊貓進食的得力助手。
英國倫敦大學皇家獸醫學院（Royal Veterinary College, University of London）的演化生物力學家約翰．賀欽森（John Hutchinson）便對這個現象很感興趣，他想知道大象的第六根指頭是否也是類似情形。賀欽森是研究大象移動行為的專家，多年來蒐集許多動物園死去大象的腿，多是連皮帶肉的完整標本，這些大象的年紀從初生的幼象到五十幾歲不等。過去數年間，賀欽森利用電腦斷層掃描技術，以X光層層掃瞄這些象腿的組織，取得3D立體圖，並進行一系列相關研究來了解象腿如何活動。他發現，隨著大象年齡增長，這塊軟骨假腳趾的組織會變得越來越緊密，跟真正的骨頭一樣。賀欽森說，這塊軟骨最大可長到十五公分長、六公分寬，而且看起來似乎確實具備指頭的功能。這根假腳趾長的位置和大熊貓的假拇指一樣，只不過嵌在象腳柔軟的「脂肪墊」（fat pad）裡。
大象真正的腳趾從外面看不到，但牠們腳趾的方向其實算是垂直往下的，因此大象走路時其實踮著腳，腳踝和腳跟都是離地的。所以乍看之下，多出來的那根腳趾似乎離地面有一段距離，根本無法承重，起不了什麼作用，但哈欽森和研究團隊把幾隻象腿放在一個特殊的機械設備中，模擬象腿支撐大象體重的情形，並進行更詳細的電腦斷層掃瞄，他們發現，其實這隻假腳趾確實能分擔大象的體重。這份研究成果已於日前發表在《科學》（Science）雜誌中。未參與此研究的布朗大學（Brown University）功能型態學家依麗莎白．布瑞諾德（Elizabeth Brainerd）說：「這隻多出來的腳趾在行走時的確會往下移動，會接觸到地面。」
為了追溯這隻假腳趾的演化過程，哈欽森和研究同仁對一些貘科動物的腿部構造進行電腦斷層掃瞄，因為在遠古時期，大象還沒演化成今天的模樣時，和貘科動物曾隸屬於同一個大家族；此外研究人員也掃描了一些年代較晚近的大象化石。他們發現五千萬年前的大象化石並沒有這根多出來的腳趾，當時的大象走路時腳應該是貼著地面的，並沒有讓第六根腳趾容身的地方。這些貘和大象的老祖宗很可能絕大多數時間都在水中活動。但到了四千萬年前，年代較晚的大象化石就明顯長有第六根腳趾了；這個時期的大象體型已演化得越來越大，也逐漸發展成陸生動物，為了支撐體重，腿部構造也隨而改變，裡頭的脂肪墊變得越來越大。
雖然有時動物確實會因為基因異常而長出多餘的手指或腳趾，例如在某些品種的貓身上就很常見，這種病稱為「多趾症」（polydactyly），但是哈欽森認為，大象利用這塊軟骨來協助支撐身體重量，比起演化出另一根真正的腳趾要容易多了，因為如果要演化出第六根腳趾，象腳演化的複雜程序或許得全部重新來過。
維克瑞鄂斯也指出，種子骨對大象來說正好用，「龐然大物特別需要創新的進化方式，才能應付自己驟然變大的體型。」這個研究團隊目前已著手研究蜥腳類恐龍（sauropod dinosaurs）等大型動物，看看龐然大獸是不是都有類似的創新演化。
在許多科學家的眼裡，解剖學已經是一門過時的學科，但瑞士蘇黎世大學（University of Zurich）的進化型態學家馬瑟羅桑切斯（Marcelo Sánchez）則駁斥這個看法。「即便在大象這種看似熟悉的動物身上，也可以發現振奮人心的研究目標，替生物進化史的研究點燃一盞明燈。」
--
研究出處：Elephants Have a Sixth 'Toe'(Science)
延伸閱讀：【動物行為】別相信一頭不到六十歲的大象
責任編輯：Nita Hsu
