敏锐的观察者或许已经注意到，无论是啮齿类动物、两栖类生物，还是鸟类、爬行动物，它们的手掌似乎都遵循着一种普遍的五指模式。
当然，自然界中充满了各种变异，五指结构并非铁板一块。确实存在一些人天生拥有六根手指，这种现象被称为多指畸形，属于一种遗传性疾病，并非人类的普遍特征。
从科学家的角度来看，所有四足动物在进化过程中都倾向于发展出五指形态，这涵盖了哺乳类、爬行类、两栖类以及鸟类等多个物种。
然而，作为哺乳动物中的独特存在，国宝大熊猫为何会拥有六根手指呢？
熊猫的第六根手指之谜
我们为何会进化出手指？或者更广泛地提问，动物为何需要手指？显然，我们的手指是远古祖先遗传给我们的宝贵遗产。但是，在生命演化早期阶段，实际上并不存在我们今天所理解的手指概念。
科学家们在探索这一问题时，从一些古老的海洋化石中获得了重要的启示。
需要了解的是，复杂结构往往是在简单基础上的逐步演化形成的，生命的发展也是如此！在远古时期的海洋鱼类，并没有我们今天看到的鱼鳍结构，它们依靠全身覆盖的类似下图的连续鳍状结构进行游动。
远古鱼类鳍状结构的化石证据
然而，随着生命之间竞争的加剧，对精细控制的依赖变得越来越重要，例如支撑身体、转向以及减速等动作。于是，在身体的前后两端，逐渐演化出了这种类似早期鱼鳍的结构。
早期的鱼鳍结构示意图
这种早期的鱼鳍结构相对简单，它们是一种平行的排列方式。我们可以在下图中观察到，鱼鳍内部由一排整齐的骨骼所支撑。而这些骨骼，正是未来手指骨骼的雏形。也就是说，我们现在看到的几块骨骼，实际上可以看作是某种形式的手指。
但是，显然这种扁平化、单一结构的鱼鳍骨骼，无法满足更多样化的功能需求。在严酷的环境压力下，特别有用的部分会被强化，而无用的部分则逐渐退化。
于是，我们就逐渐可以看到，随着时间的推移，功能更加高级的鱼类，其鱼鳍骨骼开始呈现出数量减少以及长度不均的特点。
然而，最大的挑战还是来自于鱼类登陆陆地，演化成为爬行动物这一过程。
大约在3.8亿年前，一些鱼类终于进化出了我们今天意义上的“腿”，开始陆续向陆地进军。其中，一种叫做真掌鳍鱼的肉鳍鱼类是这一演化的典型代表。
真掌鳍鱼：拥有“腿”的鱼类化石
来到陆地环境中的鱼类，没有了水的浮力支持，身体的支撑和移动能力显然离不开这些强有力的鱼鳍。在长时间的生存压力下，骨质周围的坚硬结构能够更加稳固地支撑身体重量，这一部分也就会被强化。而邻近的软组织等，则开始变得相对“冗余”，逐渐消失。
在距今大约3.65亿年前，一种叫做棘螈的动物出现在地球上。从名称上我们就可以推断出，这是一种早期的爬行类动物，但实际上它是一种介于爬行类和鱼类之间的过渡物种。因为它看起来仍然像一条扁平的鱼。但是，它的鱼鳍已经进化成了四肢，并且前后肢都拥有8根手指。
棘螈：爬行类与鱼类之间的过渡动物化石
但是，基本属于同一时代的涂氏螈已经开始拥有6根手指，而鱼石螈则将6或7根手指合并演化，最终形成了5根手指。
大约在3.5亿年前，五指成为了四足动物的主流趋势，并最终形成了我们今天所看到的大多数动物的五指格局。
科学家们曾经对老鼠进行过相关研究，他们通过改变老鼠的基因使其长出多余的手指。研究发现，当手指数量达到10根以上时，老鼠将无法正常站立。这说明，手指的数量显然不是越多越好。而且，过多的手指，显然也违背了“能量效率最大化原则”。
减法原则的体现而且，从上面的鱼类登陆时的演化过程，我们可以发现，手指的数量是根据环境自身的需求来决定的。显然，从鱼类开始，到四足动物，一直在进行“减法”操作。
每一根手指的减少，都是环境对某根手指的“舍弃”，因为它变得不再必要。生命显然是倾向于“效率最大化”原则，它从不保留“冗余”的部分。
可能是因为在历史的特定时期，四足动物在手指减少的道路上，最终来到了5根手指的临界点。此时如果继续减少手指数量，可能并不会对生存能力有显著的提升。
有部分学者认为，如果人们来绘制一个手指数量与综合效能的函数图，将手指的数量作为横轴，将综合能力（包括生长出该部分肢体所需消耗的能量、抗损失能力、支撑能力、划水能力、进化出高级功能的潜力）作为纵轴，我们应该得到一个两头低、中间高的曲线。而5就应该是该曲线的最高点（或者至少接近顶点）。
但是，即便如此，5根手指也并非绝对的“标准答案”。例如，一些有蹄类动物，如猪、牛、马等，它们也逐渐从之前的5根手指，演变成了4根，甚至更少。
退化或消失的手指，同样是一种环境适应的结果。显然，对于它们而言，5根手指并不是最优的选择！
熊猫的第六根手指：加法原则的体现熊猫是一种极具特色的动物。它们从一种肉食动物，竟然转变成为了以竹子为主食的素食动物，俨然成了一位“素食者”。在其它动物都在进行“减法”操作时，熊猫却在进行“加法”。它的第六根手指，可能正是因为它们食性的改变而演化出来的。这种原本以肉食为主的动物，居然转变成为了以竹子为主食的动物。而且，竹子本身营养价值并不高，因此，熊猫需要不断地进食。由于熊猫需要长时间地用手握住竹子，这导致其手掌边沿部位的肌肉得到了强化。
而该肌肉长时间附着牵拉，最终导致该部分骨质进行分化，最终形成了额外的手指。但是，即便如此，熊猫也算是五指动物，它并不是一种全新的六指动物机制，而是一脉相承的结果。
总结与思考总的来说，手指的数量无疑是环境适应的结果。但是，在功能学上，并没有确凿的证据表明，5根手指一定比4根或6根手指具有更加优越的特性。
然而，为何大多数动物依然选择5根手指，而不是4根或6根？有学者认为，5并不特殊，人的5根手指，可能仅仅是一种偶然的结果。可能是因为在历史的某个阶段里，一种拥有5指的四足动物占据了优势地位，之后所有的后代都继承了它的这一特性。
总的来说，对于为什么是5根手指，还有待更深入的研究成果来解答！
机体的每个细胞都携带着生命的全套遗传密码。但是，每个细胞却只表达其中的一部分。也就是说，基因会进行选择性的表达。
那么手指是在怎样一种情景下，由基因调控表达出来的呢？
对此，科学家发现，手指数量的决定机制由一种叫做Hox的基因簇所承担。
决定手指数量的Hox基因簇示意图
在胚胎进行分化发育时，也就是在开始长出手指的肢端部分，Hox基因会呈现不同的分布模式。它们会像铰链一样依次分布在肢端。然后按照叠加原则表达出不同的手指：
Hox(4.8)基因表达时，第5手指开始形成；
Hox(4.8+4.7)基因表达时，第4手指开始形成；
Hox(4.8+4.7+4.6)基因表达时，第3手指开始形成；
Hox(4.8+4.7+4.6+4.5)基因表达时，第2手指开始形成；
Hox(4.8+4.7+4.6+4.5+4.4)基因表达时，第1手指开始形成。
该过程，如果有一个联合基因没有表达，就可能导致手指分化异常。
除此之外，科学家们还在鸡胚胎做了相关的研究实验。正常的鸡的胚层脚趾的表达，可见于下图左边的这种对应关系。边线所划出的区域，所对应的数字1-4区域对应着孵化鸡的第几脚趾。而那些黑点区域，是Hox4.6基因的表达区。
科学家，通过一种病毒特异性作用在第1脚趾的Hox4.6的基因表达区，而第2-4脚趾保持正常。结果，新孵化的鸡崽在原来应该长出第1脚趾的部位长出了第2脚趾。
这个实验，充分验证了Hox的加法累积表达原则。在第一脚趾的表达，原本需要多个基因联合表达， 但是到了该处时，因为特异性失活，导致它保持着第2脚趾的相同基因特性，所以自然就长出了第2脚趾，而不是第1脚趾。
总的来说，人拥有5根手指，可不是件随随便便的事情。为什么会拥有5根手指，也不是一个无聊的问题。这背后蕴含着长达几亿年的生命演化的故事！
但是，最神奇的部分是，如果看似“简单”“直接”的事实背后，却蕴含着太多太多的自然规律。而我们人类正在一点点地揭开这层无法察觉的薄纱，就像当年我们认为空气是空无一物，最后通过科学严谨地探索才发现空气的本质。
有时候，张开自己的双手，简单地握紧又松开，不禁间无限感叹，到底经历了多少，才有资格完成这样一个简单的动作啊！