2010年5月3日 星期一

脊椎動物的骨骼與牙齒 (完)

上一篇文章提到動物的骨骼、牙齒與動物的生活型態有關,光是看其牙齒的形狀、眼睛的位置,我們就可以推測生物的食性是肉食或是素食。

當然,看到骨頭可以推測的並不祇是食性而已,生物的行為、生活的環境都能從動物的骨骼構造加以推斷。

比方說,看看下圖的兩隻骨頭好了,有沒有發現這兩隻骨頭有什麼差別?


圖、兩支動物的骨骼

這兩支骨頭,左邊那支骨質非常緻密,右邊那支比較多空腔,所以,右邊那支骨頭是個骨質流失的可憐蟲留下來的遺物?!

才不是咧!右邊那支骨頭的空腔有牠的目的,為的是能夠減輕體重。沒錯,你猜到了,那是鳥類的骨頭,說的更詳細一點,那是鴕鳥的股骨。

適應飛翔的鳥類骨骼

我們說鳥類為了適應飛翔的生活,所以骨頭中有許多空腔,讓牠的體重減輕,比較適合飛翔。雖然鴕鳥已經演化成陸地上奔跑的生活型態,但仍然保有許多鳥類的特徵,骨頭中擁有許多空腔就是牠保留的鳥類特徵之一。

左邊的骨頭是牛的肱骨,骨頭內部就比鳥類緻密許多,顯見其生活型式有相當大的差別。不過我覺得很可怕的是,雖然牛的肱骨如此緻密,用刀子剁可能讓刀子都鈍掉還沒剁開,但以前買牛骨來給家裡才三個月大的小狗啃咬時,才一、兩天,整根牛骨都不見了,真不愧是食肉目的肉食動物。

從那次我才知道,雖然有時候小狗與我玩時不小心咬痛了我,但其實牠已經很克制了,至少,我的手指頭都還在,不用跟人家解釋:『不,不,不,我不是日本黑社會剁小指……』,真是萬幸萬幸。

除了骨骼空腔多,鳥類還有羽毛,附著在翅膀上的羽毛可以幫助飛行 (因為我不喜歡用閃光燈,也都習慣用 ISO50 來拍,所以圖片有點暗)。


圖、鴿子的翅膀與羽毛

可飛行的哺乳類:蝙蝠

但是要飛,不是祇有長著羽毛的鳥類能飛。蝙蝠也有薄翼,靠著左右兩片薄翼也可以飛上天。

如果看仔細點,你可以發現蝙蝠的薄翼中有幾根骨頭支撐,這些骨頭來自何處?是額外再長出來的骨頭嗎?

其實不是,蝙蝠翅膀中的骨頭其實是牠的手指。

你可以看得到蝙蝠的手指變得非常長,因為牠的手指已經特化成為支撐薄翼的構造,而長長的手指才能撐起夠大的飛翼讓牠飛上天。

你可能會問:『為什麼不要長出新的骨頭來支撐薄翼呢?這樣子手指還可以空出來做其他事啊!』

這就牽涉到演化的奇妙了。

演化:修修補補的歷程

基本上,對任一生物而言,要長出新的構造很麻煩,不如就試著把現有的東西修修補補將就著用,如果應付的過去就 OK 了。這種修修補補的工作在許多生物的身上都看得到。

有點像是,嗯,你家的桌子有支腳已經開始搖搖晃晃了,所以最好的解決方式是將該支桌腳拆下來,臨近相接的木板也都拆下來,然後用新的木板、新的桌腳重新裝釘上去,這樣好好整修過的桌子可以再用好幾年。

可是,你家的桌子是這樣解決的請舉手一下!應該很少人家裡是這麼做的吧?

通常發現桌腳搖搖晃晃,你爸爸可能會先買罐膠水灌入空隙中,看看能不能將桌腳黏好。如果灌了膠水還是搖搖晃晃,那麼就拿出釘子與鐵槌,在桌腳邊打幾支釘子,看能不能解決問題。再不行,就加塊 L 型鐵片幫助固定。

總之,整組拆掉重做的情況很少見,多數人家裡桌腳壞掉都是用修修補補的方式先修一點、再補一些,然後桌子就又勉強用個幾年。

生物構造的改變也是這樣子,所以生物身體構造一點都不像是『神賜給的完美構造』,而是東修一塊、西補一片的結果。所以你會在生物體內看到一些很不可思議、很沒效率的構造 (比方《我們的身體內有一條魚》作者提到的三叉神經在我們體內繞了一大圈)

再比方底下這種動物,猜猜牠是哪種動物吧!

有沒有注意到,牠的牙齒是很平整的、眼睛長在兩邊,所以牠是草食動物;頭上有角,再來後面那幾根骨頭特別大塊,有沒有想到是什麼動物?

沒錯,牠是長頸鹿。

長頸鹿的脖子特別長,所以你可能會認為牠的脖子裡的骨頭會比你、我多得多,可是並不是!長頸鹿的頸椎與你我一樣都祇有七塊,對牠而言每一塊頸椎都加大一些比多加一片頸椎進去容易的多。

但這樣的結果是,牠雖然有很長的脖子,卻因祇有七塊頸椎,使得脖子的轉動不太流暢。不過好處是這些頸椎很硬實,所以長頸鹿可以揮動牠的長脖子當作打架的工具。

當一隻古惑仔長頸鹿對你揮舞著牠的長脖子而來,你最好閃遠一點,被那一大根長棍子打到可能要住院住好久的啊!

最後這一張圖就有點不太清楚了,這是海豚的骨骼標本。

海中哺乳類:海豚

依稀可以看得出來,海豚的鰭狀肢的骨頭也與我們的手指有點像 (在窗框上那支鰭狀肢骨骼比較明顯),所以雖然海豚在海裡游泳,但是牠的鰭狀肢其實也是從類似前肢的結構演化而來的。

配合生物學家挖出來的一系列化石,我們就能瞭解海豚究竟是怎麼樣從一般哺乳類動物的前肢演化成適合游泳的鰭狀肢。

結果咧?結果咧?海豚的鰭狀肢是怎麼樣演變的呢?是整組換掉嗎?當然不是嘍,答案剛剛就說過了,是長時間東補一塊、西修一片,慢慢將前肢變成鰭狀肢的啊!

海豚的祖先生下許多後代,其中有幾隻的前肢產生突變,變得比較適合在水裡生活,於是這幾隻後代搶到足夠的食物活下來,並又產生下一代。產生的下一代又有一些產生更適合生存的突變而活到可以生小孩的年紀。就這樣一代代產生突變、修補不足之處,造就了現今我們所見到的海豚。

雖然經過長久的演化,讓海豚的身型及生活型態與我們已有很大的不同,但是牠體內隱藏的訊息透露了我們的祖先是有淵源的,這一點實在非常有趣,不是嗎?:)

學生總是讓人佩服不已

對了,在結束之前,要給大家看一張圖。這張文蛤解說圖是科博館辦理科學繪圖比賽國高中組的第一名。我看到這張圖下巴都掉下來了。

謝縉同學,<(_._)> 我對你真是佩服佩服。你一定花了很多時間 & 精神來畫這一張圖,真是了不起!Good Job!!

我拍的其他骨骼相片就一併看看吧!:)

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