當前位置: 華文星空 > 心靈

假以時日,生物可能演化出輪子嗎?

2021-10-28心靈

可能,而且輪子和腿可以聯用。但在地球上這往往沒有太大意思。

細菌與古菌的鞭毛、真核生物的纖毛就是以旋轉提供動能的胞器官。地球上至少一半的細菌個體擁有1條或更多鞭毛,考慮到細菌壓倒性的個體數量與物種數量,這意味著 以旋轉提供動能的移動方式其實是地球生物圈裏最普遍、最常規的移動方式

每個鞭毛由鞭毛絲、鞭毛鉤、鞭毛馬達組成。鞭毛絲是螺旋狀的空心管,透過短而彎曲的鞭毛鉤連線在鞭毛馬達上,鞭毛馬達是 20 個蛋白質分子組成的步進電機,可以順時針或逆時針轉動,其能源是電化學梯度下離子的跨膜流動,轉動方向由磷酸化控制,可在毫秒內切換。細菌鞭毛的能量轉換效率可以超過 60%;

纖毛是底部不旋轉而尖端旋轉的構造,能量轉換效率同樣很高。在多細胞生物中,櫛水母至今還在以纖毛推進,該門級分類似乎已經這樣延續了超過 6 億年。一些櫛水母的纖毛長達 2 公釐,如果你對螺旋槳的定義博愛一點,這就是地球生物身上的潛水艇螺旋槳,或者說是輪船的輪子。

對多細胞生物來說,在陸地上使用輪子、在空氣中使用直升機螺旋槳,和多足步行·撲翼飛行相比毫無優勢。旋轉構造本身在發育上可以解決,但自然界缺少平整的鋪裝路面,直升機的能效比更是難看。

這可以被人自己佐證:

  • 南美洲土著知道輪子,他們能制造有小輪子的兒童玩具,但他們缺少大型家畜來拉動有意義的輪式車輛,所以他們的各種大規模工程建設都沒有使用輪子。
  • 不過,地球上有許多全身卷成環狀或抱成團來捲動的生物,人們早已觀察到灰球菌屬真菌、風滾草、輪蜘蛛、等足目、若幹毛蟲、虎甲幼蟲、多足類、一些螳螂蝦、潮蟲、平頭穴螈、南非犰狳蜥、穿山甲、刺猬、犰狳的捲動行為,乃至一些三葉蟲化石表現出捲動的姿態,還有滾糞球的蜣螂。

    你可以考慮 蜣螂騎在球上的狀態是在蹬原始的獨輪車 。這有約 5000 萬年歷史,可能啟發過古人 [1]

    經常被人們提出的「輪子在演化上有解剖學障礙,輪子的靜態部份和旋轉部份之間的介面怎麽處理」其實並不難辦。你可以參照現實存在的動物身上的自由旋轉構造:

  • 大部份雙殼類和一部份腹足類的消化系統內有個結晶桿。它是在透明的糖蛋白外包裹著消化酶,由帶有纖毛的囊不斷分泌形成並延伸到消化道內,需要時可 由纖毛推動 讓其突出端在消化道壁上旋轉刮擦來磨碎食物並釋放消化酶。不同動物的結晶桿的旋轉速度有差異。在饑餓或幹燥的環境裏,一部份雙殼類會消化掉結晶桿來應急。
  • 這是肉眼可見的自由旋轉構造,正如過去許多學者想象過的那樣沒有血管、神經之類不能跟著自由旋轉的連線物。

    貽貝(俗稱海虹、青口、薄殼,幹制品叫淡菜)的截面圖,「st」是結晶桿的橫截面

    如果地球上到處是極其平整的地面,你可以想象生物在蛋白質結晶或幾丁質組成的輪軸與軸承的一側長出一組負責分泌輪子或扇葉的腺體,分泌出蛋白質或幾丁質的輪子/扇葉套在軸上,肌肉將其推出體外並驅動。滾珠和輪子/扇葉磨損後可以替換。

  • 這種構造也可以為狂風呼嘯的行星上自然誕生的生物組成風電機,讓生物從氣流中獲取能量。
  • 更簡單的處理辦法在勞勃·索耶的【星叢】裏展示過了:

  • 你根本就沒必要自己長個輪子,可以由 共生生物 組成你的輪子
  • 上面已經提過的捲動生物就能擔任這個角色。你可以設想,在一個地面極其平整的地球上誕生的人類會馴化一種擅長捲動的動物,將木廂架在數個這種動物之間做成四輪車代替馬車、用這種動物拖動滑橇代替狗拉雪橇等。

    或者你考慮若幹類似蜣螂的家夥各自捏個球當輪子~

    參考

    1. ^ http://dx.doi.org/10.1163/18759866-07703001