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自然界进化不出剑?进化出轮子的次数都比剑更多!
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前段时间重温《鬼灭之刃》,里面有个小孩设定是野兽养大的,他不能理解刀这种武器,只能把刀刃敲成牙齿状使用。

于是我想到一个问题:几乎没有 ACG 作品能抑制在动物(或拟人动物)身上添加 " 剑 " 或 " 武士刀 " 的诱——不管是牙、爪、角还是捕捉足,都会被设定成大杀四方的神兵利器。但实际上,真正的 " 剑 " 在自然界极为稀少

大自然不喜欢斩击?

我们这里把 " 剑 " 或者 " 斩击 ",定义为使用一个锋利的刃,通过劈砍来造成大的切割伤。根据这个定义你会发现,所有以 " 剑 " 或者 " 刀 " 命名的动物,几乎都跟 " 斩击 " 没有关系

刃齿虎的上犬齿用来刺穿猎物的颈动脉和喉管,剑羚的角用来直刺和与对手交错固定,螳螂的捕捉足用来紧紧抓握,剑龙的背板可能用来调节体温或求偶,虾头上尖尖部分叫做额剑,用来戳刺抵挡捕食者。总之这些都不能用来斩击。

刃齿虎骨架|Tellus Science Museum

一项元分析系统检索了一千多篇关于动物格斗的论文,覆盖鹿、蜥蜴、锹甲、螳螂虾、螃蟹等多个类群,对动物武器的功能进行了整理,分为六类:

1. 抱举。例如锹甲用大颚把对手抱住、举离地面。

2. 推顶。例如蜣螂,头对头相互 " 顶牛 " 角力。

3. 拉扯。例如辉虾属 Aegla(属于十足目,是螃蟹和虾的亲戚)用钳子夹住对方的钳子拉拽。

4. 夹挤。例如螃蟹和龙虾用钳子去夹。

5. 撞击。例如 " 打击型 " 的螳螂虾,用拳状的坚硬附肢末端去捶击。

6. 刺穿。例如鸟用喙去啄。

这些功能里,依然没有斩击。

自然界里最 " 像 " 刀的发明,莫过于龟型镰刀龙(Therizinosaurus cheloniformis)。这种恐龙每只手上有三个弯刀般的巨大利爪,长度可超过 60 厘米。关于镰刀龙的爪用来做什么,有三种猜想:一、用来挖白蚁窝,二、用来勾住树枝扯到嘴边,三、作为捕食或打斗的戳刺武器。

镰刀龙的爪子标本|Moscow Paleontological Museum;

然而,一篇研究对镰刀龙和许多近亲恐龙的爪子进行了比较分析,结果让人失望。镰刀龙的爪子是它们中间最脆弱的,不仅很长而且很窄,在运动中整体会承受巨大压力,无论用来挖、勾或者戳,都存在结构性损坏的风险。镰刀龙的巨大指甲可能是求偶的装饰品,或者是进化中身体扩大的副产品,总之它不能斩击。

唯一一个基本符合斩击要求的动物,也是最出名的以 " 剑 " 为名的动物——剑鱼(Xiphias gladius)。

剑鱼|Naturalis Biodiversity Center

剑鱼的喙是头骨的极端延长,可达体长的三分之一,基部含有脂肪组织和透明软骨。值得注意的是,它的形状是扁的,恰似一柄平放的剑。

剑鱼是怎么用这柄 " 剑 " 的呢?对剑鱼的远亲大西洋旗鱼(Istiophorus albicans)的观察发现,它捕食挥动喙的模式有侧向的挥砍和短距离的敲击两种。从侧面去掰它,剑鱼喙能承受的力要比其他方向大得多,这说明 " 剑 " 适合侧向挥击,这可能是剑鱼主要的猎食手段。薄薄的侧面能够制造更大的压强,我们一般把这种特性称之为——锋利。

在剑鱼的胃里发现过被切成两半或数块的鱼残骸,说明它用挥打的方式来击倒猎物时,起到了斩击的效果。

大自然看起来真的不喜欢斩击,甚至滚动结构在进化的出现次数,可能都比剑的次数多。滚动因为旋转会把组织 " 拧 " 在一起,参考从中间拧断的火腿肠,所以在动物身上出现滚动结构是很困难的。然而,至少有一种蜘蛛 Carparachne aureoflava,一种螳螂虾 Nannosquilla decemspinosa、一种蛾的幼虫 Pleuroptya ruralis 会蜷成一团滚动,还有风滚草和蜣螂的粪丸也是。

为何剑如此之少?

进化创造了匕首、刺针、锤子、大棒等种种武器,甚至有一种 2021 年公布发现的小型甲龙类,覆尾龙(Stegouros elengassen),尾巴两侧长着对称的扁平骨刺,成了巨大的锯齿形状,《鬼灭之刃》里那位小哥估计会引为知己。而剑这个看似十分简单的东西,却极端罕见。

对覆尾龙的艺术复原图|Luis P é rez L ó pez

为什么呢?

首先,这是个材料学问题。生物材料的韧度远远不及金属,骨头的抗拉强度约 150 兆帕,而合金钢可以轻松达到十倍以上。即使在人类学会锻造青铜之后,主流的带刃武器仍然是用来刺击的短剑,直到韧度更高的铁出现,能够大力斩击的长刀长剑才得以普及。

刀刃这种又长又薄的结构,如果用生物材料(如角质和骨头)来制成,整个结构是很脆弱的,如果用来挥砍,就要面临极大的崩断风险,镰刀龙的爪子就是很好的例子。

其次,这也是个生理学问题。剑有其适当的使用方式——即 " 斩击 "。而 " 斩击 " 能力,需要复杂的身体协调功能,要了解这一点,我们要了解挥打(挥动一个长东西,比如一根棍子)动作的本能基础。

挥打和投掷的动作本质是相似的,从腿到骨盆到肩再到手臂,肌肉按照一个严格的顺序逐一收缩,动能一一传递,逐步递增,最后到达末端的手。婴儿还不会走路时就会出现初步的投掷动作,之后挥打和投掷的动作按照严格的次序发育,学习对其影响极少。

挥打和投掷都是人类独有的本能动作。对挥打的研究很少,对投掷我们了解得更多一些,其他灵长类扔东西只会用到胳膊,所以即使它们力气再大,还是扔得不远也不准。这套动作的意义显而易见,从进化论的祖师爷达尔文起,有不计其数的人讨论过,人类会用棍子和石头作为武器,对我们必然大有益处。

挥打(和投掷)的进化也体现在肉体上。在人类祖先的进化过程中,手呈现出明显的变化倾向,拇指变大,变得更加有力,其余手指变短、变直,结果是能够有力地握住棍子、石头,完成挥打和投掷的动作。

所以,即便动物有合适的材料形成类似长刀大剑的组织,它们不具备相应的本能和身体结构,也无法支持它们有效完成一套挥击的动作。任何生物特征要进化并稳定下来,都要在自然选择中具有某种优势," 长剑 " 这种又长又大又碍事的结构,如果无法有效挥砍,不能发挥功能,对生物只有负面效果,没有正面效果,也就无法进化出来。

" 剑 "(或者武士刀)是一个极端特殊材料和极端特殊技巧,所达成的极端结果。我们觉得动物身上应该长出刀剑,似乎该归功于日本动画太爱他们的武士刀了,让我们对刀剑司空见惯,忽视了它是一个多么极端的变数。

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作者:红色皇后

编辑:黄线狭鳕

题图来源:Naturalis Biodiversity Center

本文来自果壳自然(ID:GuokrNature)

如需转载请联系 sns@guokr.com

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