車輪更具優勢,爲何動物沒進化出輪子?其實微生物早有輪狀轉子

有趣探索 2024-03-03 19:25:33

汽車能跑到250碼,動車組能跑到350碼,然而動物最快移動速度不超過120碼,明明車輪移動起來更高效更具優勢,那爲什麽陸地動物卻沒有進化出輪子,輪子反而是被科學家給發明出來的呢?

生命在地球上繁衍了38億年,爲了移動,有的動物進化出適合在水中移動的鳍和尾巴,有的動物進化出強健的四肢,有的動物進化出能巧妙移動的皮膚和鱗片,有的動物進化出可飛行和滑翔的翅膀,但是沒有一種動物進化出輪子。

我們人類進化出能夠奔跑的大腿,能適應各種地面環境,平地、斜坡、泥濘道路都不在話下,速度最快達35碼。蛇雖沒四肢,但依靠腹部肌肉快速伸縮,配合皮膚和鱗片的摩擦力,也能達到快速移動的效果。

從生物學角度考量,動物的移動技能很了不得,雖然科學家很早就發明了車輪,但是至今都沒有完全模擬出跟人類手腳一般靈活的機器人,那些仿生機器人看起來動作很奇怪,這都證明動物擁有了不得的技能。

衆所周知,車輪具有一個特點,那就是輪子圍繞著軸做旋轉運動,這意味著軸與輪子實際是分離的,退一步講,即便動物擁有“生命輪子”,輪子和軸又不能血脈相連,動物又以何種方式給輪子提供能量和營養呢?

生命輪子運動時需要耗費大量的能量,能量從何而來呢?很顯然,截止到目前,高級動物並不適合這樣的身體結構。

作爲地球上的高級動物,最重要的生存技能是要適應生存環境,地球陸地並非一馬平川,絕大多數地形複雜多樣,動物四肢就是根據當地環境需要而進化出來的,對氣候環境和地理環境,具有很強的適應性。

例如岩羊獨特的四肢適合在陡峭的岩石上移動和覓食,並且他們經常通過懸崖峭壁來躲避了熊和獵豹的追殺,如果岩羊沒有這樣的四肢和技能,很可能沒等到人類發現它,早就被天敵給吃滅絕的。

車輪不適合崎岖不平的山路,更不適合陡峭的懸崖,只能適合平坦的地面,這就是爲什麽汽車只適合在寬敞的公路上行駛,火車只行駛在平滑的鐵軌上,而公路和鐵軌都是人類發明和創造出來的。

地面環境一旦變得複雜,車輪反而成爲拖累,陷入泥濘的汽車無法移動,凍雨中的動車組比人跑得還慢,在複雜環境中,陸地動物的四肢比車輪更適用。

自然界的優勝劣汰讓動物進化必須更適應環境,不然就會被無情地淘汰掉,曾統治地球1億多年的恐龍沒生存下來,反而一些小動物卻繁衍到現在,進化讓動物自然選擇了生理結構和移動方式,證明是最優的,勝過輪子。

陸地動物的四肢不僅僅是用于移動,移動只是最簡單最重要的技能之一,還可以用于複雜的生存活動中,跳躍、攀爬、遊泳、抓取食物、攻擊等,如果把它換成輪子,動物就會失去了重要的生存技能。

輪子雖沒在高級動物中得到應用,但卻被一些低等微生物用得“得心應手”,就像車輛的馬達一樣,科學家稱之爲“鞭毛馬達”。

上個世紀,科學研究揭露了革蘭氏陰性細菌和幽門螺杆菌利用其鞭毛推動自身的詭秘現象,鞭毛細長突出,當細菌遊泳時,鞭毛像船只螺旋槳一樣逆時針或順時針旋轉。

細菌的“鞭毛馬達”是一台完全由蛋白質組成的質子旋轉發動機,擁有著輪狀的轉子,由質子(氫離子)運動而提供能量,能量轉化率接近100%,可以說非常高效。

在鞭毛錨定點位置,轉子中的細胞新陳代謝建立起濃度梯度,于是將質子輸送穿過細胞膜,質子的運動過程讓轉子轉動,單獨轉子最高轉速可達每分鍾17000轉,即便有長長的鞭毛絲,轉速可達每分鍾1000轉。

細菌鞭毛馬達上沒有開關,不能說停就停,細菌停下來的唯一做法就是分離轉子,等長出新的轉子後,細菌就可以再次移動了。

隨著社會的發展,全球森林面積正在減少,而公路面積正在逐步增加,全球公路長度達到千萬公裏裏程級別,未來,動物是否因爲公路的增加而進化出移動的輪子呢?或許存在這個可能,我們只能用時間來考證了。

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