世界上真的没有三条腿的动物吗？

知乎日报 · 公众号 · 问答 · 2024-10-23 21:00

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世界上有两条腿、四条腿，甚至有 n 条腿的动物，但为什么没有三条腿的动物？一起来看看答主的回答吧。

孩子问「为什么没有三条腿的动物？」，该怎么回答？

| 答主：苏澄宇

有一种鱼叫短头深海狗母鱼（Bathypterois grallator）[1]，它英文名很直接，Tripod fish，直译过来就是三脚鱼。

顾名思义，这是一种「三脚站立」的鱼，通过延长的尾鳍和两侧的骨盆鳍「站立」在海底，像三脚架一样支撑自己，形成一个稳定的姿态。

这些鳍可以伸展到 1 米长，远远超出其身体长度，使其能够在海床上「高高在上」，捕捉由海流带来的食物。

三脚鱼进化出这种姿态主要是为了觅食。由于生活在极度黑暗的海底，它们几乎失去了视觉，而是依靠触觉和机械感知来捕捉猎物。它们的胸鳍像触须一样伸展，感知到附近的微小生物如虾和小鱼的运动，然后快速用鳍将这些生物推入嘴中。

它们通常站在海流的上游方向，等待食物自动送上门，这种静止不动的策略在深海低能环境中非常有效。

当然，这是鱼鳍，不是腿。地球上并没有也没存在过三足动物。

引用这个例子是为了告诉大家，三脚的作用是为了稳定，而不是为了运动。但脚最大的作用就是运动，三脚的存在违背了这一作用，所以几乎没有存在的理由。

物理学家亚历山大（R.M. Alexander）通过研究动物运动时的稳定性提出了这样一个结论[2]：

一个三足动物若要移动，必须将重量平衡在两条腿上，而这会带来极大的稳定性问题。
一旦任何一条腿抬起，剩下的两条腿必须支撑整个身体的重量，这使得三足动物在行走时的平衡难度比两足或四足更大。

另外，在高速运动时，很多动物依靠的是动态稳定性。例如，很多四足动物在奔跑时有短暂的腾空时间（有例外，这个之后有机会再说），通过惯性和速度来维持平衡，但三足生物在这种情况下可能会更容易失去平衡。

此外，生物力学研究也指出，较大的动物在高速奔跑时通常需要保持至少三条腿与地面接触，以防止过大的力量集中在单条肢体上，这就是为什么像大象这样的巨型动物很少真正「奔跑」的原因。

从进化的角度来看，双侧对称性（bilateral symmetry）这一进化基础的存在，三足更是不可能出现。

双侧对称意味着动物的左右两边是对称的，像我们人类有两条胳膊和两条腿，昆虫有成对的肢体，甚至有些复杂的无脊椎动物（如软体动物）也是对称的。这种身体结构可以追溯到大约 5.5 亿年前的寒武纪（Cambrian），当时早期的双侧对称动物在地球上出现。

在这个时期，进化已经走上了将肢体成对发展、并依照左右对称原理的道路。后来，动物进一步进化出四肢（如脊椎动物），或者多肢（如昆虫和蜘蛛）。

在基因层面上，调控这些身体计划的基因系统已经「写死」了双侧对称的肢体分布模式。即使某些动物（如节肢动物）拥有很多条腿，这些腿依旧是成对分布的，而非奇数。

另外，除了基因层面，系统发育学的研究也表明，三条腿这种奇数肢体形态的进化几率极其低。即便有个别动物出现了身体对称失衡（例如因发育异常而多长了一条腿），这些变异体通常在生存竞争中无法获得优势，甚至可能不具备完整的生理功能，因此它们不会成为稳定的进化趋势[3]。

题图来源：《壁花少年》

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