这是考拉的指纹[1]:
准确来说,这是考拉足趾第一趾(a) 和手指第四指(b)。
在扫描电镜下,如果拿人类的(下图 a、c,两种放大倍数)做对比:
你会发现考拉指尖(b、d)的斗型纹、箕型纹以及细微的特征点与人类如出一辙 。
这种相似性在生物学上被称为趋同演化,即两个亲缘关系极远的物种为了解决类似的生存问题,独立演化出了相同的方案。人类的灵长类近亲大多有指纹,但考拉的近亲如袋鼠、袋熊则皮肤平滑, 这说明考拉并非靠继承“祖传代码”获得指纹。
要想知道为什么不同物种会产生相似的图案,得先知道指纹怎么来的?
根据最新的生物学分析,指纹的形成遵循图灵反应扩散系统,这是一种通过化学信号相互作用产生重复图案的数学模型 。在胚胎发育期,皮肤表面的WNT通路诱导生长,而BMP通路负责抑制,两者博弈的结果决定了脊线的走向[2][3]。
有趣的是,指纹原本是一套试图制造毛囊的程序,但该程序在早期被强行中止,导致皮肤没有凹陷成毛囊,而是留下了突起的隆起 。这种被截断的程序意外地为考拉提供了生存工具。
那么指纹有什么用呢?长期以来,人们认为指纹的作用是增加干摩擦力。
然而,2009年生物学家罗兰·恩诺斯(Roland Ennos)的研究推翻了这一直觉。他发现,脊线实际上减少了皮肤与平滑表面的接触面积,按物理公式计算,这反而会降低摩擦力。
指纹的真正价值在于应对“湿润”和“不规则”表面[4]。当考拉在垂直、光滑且常常伴有露水或雨水的桉树干上攀爬时,指纹间的沟壑起到了排水渠的作用。它们通过微小的管道将多余的汗液或雨水引走,防止在皮肤和树皮之间形成润滑水膜(类似汽车轮胎在雨天发生的“水滑”现象)。同时,水分的排出让脊线处的皮肤保持适度的柔软和黏性,从而维持了最有效的抓握力。
考拉是极端的“挑食者”,它们仅采食少数几种桉树的叶片,且对叶片的成熟度有极高的要求。桉树叶含有大量的纤维素和有毒的酚类化合物,考拉必须精准筛选出那些能量高、毒素低的嫩叶。
它的指纹在这里充当了“信号放大器”[5]。当脊线掠过物体表面时,会产生特定频率的振动,这些振动被脊线下的神经末梢感知。
研究表明,摩擦脊能将触觉灵敏度提高多倍。考拉利用这种精微的触觉,可以在无需视觉完全参与的情况下,仅凭手指的触摸感知叶片的质地、厚度和含水量,从而完成复杂的筛选动作。
同样,人类的灵长类祖先也需要通过这种被指纹放大的振动信号,在茂密的树冠中判断果实的成熟度或树枝的承重能力 。
至于树懒,尽管它和考拉都过着树栖生活,但在生物演化的道路上,它们选择了完全不同的参考答案。树懒依靠的是“钩爪策略”,其四肢演化成了长而弯曲的钩状结构,直接通过强力的爪子物理性地钩住树枝。
这种结构更强调机械性的稳定,而非精细的触觉或复杂的摩擦力调节,因此它们的指尖并没有演化出摩擦脊纹 。
考拉和人类两个物种在形态上的这种极端趋同,说明了生物演化的解决方案往往是有限的。
既然双方的祖先都曾在多雨的树冠里讨生活,都需要面对垂直爬树不打滑、精准采摘不抓瞎的硬性挑战,物理法则最终就会把大家都推向同一个标准答案。说白了,只要考试题目完全相同,哪怕是分在两个教室里独立闭卷考了一亿年,大家最后交出的答卷也难免会一模一样 。
附:“考拉指纹骗过警察”是一个在网络上广为流传的轶闻。
参考
^https://www.researchgate.net/figure/Examples-of-dermatoglyphic-figures-on-koalas-toes-and-fingertips-a-pedal-digit-I-b_fig3_268436995
^http://sciencedirect.com/science/article/pii/S0092867423000454?__cf_chl_tk=LwVRenQJeb4CWyzNpQx6.CkYAyyp8rgRJ.Tjwh1SyKk-1769590566-1.0.1.1-7vnLEX7idJvPcMtqPxbxTxwtDL.TyfWN5m1o37aTCP4#undfig1
^https://www.nature.com/articles/d41586-023-00357-x
^https://www.earth.com/news/koalas-have-fingerprints-nearly-identical-to-humans-an-evolutionary-puzzle-not-yet-solved/
^https://www.pbs.org/wgbh/nova/article/koala-fingerprints/