为什么陆地上常见的动物都是两个鼻孔?
@苏澄宇 提到了两个鼻孔的构造可以借由流速差增强嗅觉,这在进化上能带来较大的生存优势。但进化论告诉我们,生物不可能预先知晓一种性状的优势而主动进化出这种性状,我们需要其他理论来回答这个问题
一个较有说服力的解释是,两个鼻孔是两侧对称的身体架构带来的结果。首先要提醒,不是说每个器官在刚出现时各自有着各种各样的排布方式,是后来的自然选择筛选出那些五官七窍呈现两侧对称分布的个体,而是“存在一套基因组,使得动物身上的绝大部分器官一出现就要遵循左右对称的分布”
两只耳朵能定位声源方位,两副鼻道能增强嗅觉,但这些好处都是“无心插柳柳成荫”,它们成双成对的原因从发育上讲就单纯是因为它们受到了导致两侧对称的基因的调控。这就像是盖大楼,不论怎么添砖加瓦,都得盖在地基上,而执行“两侧对称指令”的基因就是那个进化和发育中的地基
那么为什么我们的祖先在进化中获得的是两侧对称的身体架构呢?两侧对称带来的生存优势主要体现在运动上:两侧对称使动物从辐射对称架构中解放出背 - 腹轴的形态自由,得以探索更多的形态可能性;同时,保留下来的左右对称又使得我们又比非对称体态的物种更容易维持运动中身体的受力与施力平衡,这使得两侧对称动物从出现伊始就十分善于定向运动,并随着运动系统的完善获得了远高于前两者的机动性,从寒武纪开始就成为动物界的主要组成;而两侧对称也就顺理成章地一同被继承下来,成为往后大多数动物的身体架构了
但是,脸正中一张嘴也是左右对称,那为什么不见鼻孔也是这种构造?
这事你得问鱼
题主提到“鱼类也是两个鼻孔”,但包括我们这一支肉鳍鱼在内,绝大部分鱼类都是四个鼻孔:一对进水,一对出水。鼻孔在最初只是个单纯的嗅觉器官,直到后来我们祖先的一对鼻孔移入口腔内部,鼻才成为了呼吸系统的一部分,你甚至可以在很多鸟类、蜥蜴、蛇和两栖类的口腔里直接看到那对内鼻孔;而哺乳类祖先哺乳和咀嚼的需求和鳄类长期的水下生活使得它们趋同进化出封闭的上腭以保护呼吸道,内鼻孔一直后移到了咽喉部
看到这些鱼之后事情就清楚了:我们一开始的鼻孔隔得很开,直到四足动物上岸才并成一个鼻子,直到这时,“两副鼻道内气流的流速差使得动物的嗅觉增强”的理论才开始生效,作为可能的假说去解释这两个鼻孔为什么没愈合成一个;至于为什么最初有颌鱼类的鼻孔是四个不是六个八个,那就不得而知了,可能只是随机长的,结果就随着有颌鱼类的崛起而顺带被继承下来了
然后还要澄清几个误解:以抹香鲸和海豚为代表的齿鲸类看上去只有一个鼻孔,但笔者以为这实在算不得一个反例——这其实是两个鼻孔凹陷下去,形成了一个出水孔而已,解剖学上,齿鲸的鼻依然是两个分离的鼻道
另一个伪单鼻孔的案例是鹱形目下的部分鸟类,它们的两个外鼻孔像双管猎枪那样紧挨在一起,看起来也像只有一个鼻孔
所以,为什么陆地生物是两个鼻孔?因为我们的祖宗偶然长了四个鼻孔。知乎上经常有类似“狮子为啥进化不出猎枪”“人为什么进化不出翅膀”之类的问题,先不论这些提问者设想的性状是不是真的能带来生存优势,对一个物种来说,一个性状不是有优势就一定能进化出来的,新性状的诞生往往来自于旧性状的修改,无中生有的事情,大自然不太做得来
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