爪子 v.s. 指甲

爪子。通常在全世界的動物身上可以看見爪子，是大自然中最多功能的工具之一。熊類用爪子做挖掘和防禦。老鷹像針一般的爪子可以貫穿其獵物的頭骨。就連靈長類的祖先，以前也會運用這些了不起的附屬物，直到爪子演化成指甲。所以，這種天擇適應是怎麼演變形成的？馬修‧柏爾斯帶大家來一探究竟。

完整課程：https://ed.ted.com/lessons/claws-vs-nails-matthew-borths
課程：馬修‧柏爾斯
導演：Augenblick Studios

想想爪子。

通常在全世界的
四足動物身上可以看見它，

它是大自然中最多功能的工具之一。

熊類用爪子做挖掘和防禦。

老鷹像針一般的爪子
可以貫穿其獵物的頭骨。

獅子可以把巨大的爪子
縮回以方便移動，

要打獵時再將之彈出。

就連靈長類的祖先，

在爪子演化成指甲前，

也都是運用這些了不起的附屬物。

所以，在我們的演化歷史中，
造成指甲的天擇適應演變為何？

指甲又有什麼爪子沒有的功能？

根據化石記錄，指甲最早
出現在 5580 萬年前，

而爪子已在哺乳類和爬蟲類身上

有 2 億 6 千萬年了之久了。

但，儘管指甲和爪子的
出現時間差很多，

兩者的適應演變
都出自同樣的演化故事。

指甲和爪子的成分都是角蛋白，

這種堅韌、纖維狀的蛋白質，

在角、鱗、蹄和毛髮中都有。

這種蛋白質是由一種叫做
角蛋白基質的楔形組織所產生的。

這個蛋白質工廠富含血管和營養素，

可源源不斷地產製出角蛋白，

這些角質被緊密地包裹在角質細胞中。

指甲和爪子特有的強韌度
就是來自這些高密度的細胞。

因為指甲是從爪子演化而來，

兩種的適應演變都是
以同樣的方式產生角質細胞。

細胞從基質中生長出來，

長出皮膚外後便會死亡、變硬，

成為防水的甲套。

這兩種角質外觀的
主要差別只在於形狀的不同，

取決於足趾末端的
骨頭形狀而有所不同。

以爪子來說，角質細胞床
向上漸縮成比較窄的趾骨，

包裏著足趾，向外放射，

形成圓錐型的結構。

另一方面，有指甲的動物
則有比較寬的手指、足趾，

角質細胞只會覆蓋寬骨頭頂端的表面。

有可能指甲只是靈長類在演化出

更寬大、更靈巧手指時的
意外產物而已。

但，根據我們對於我們
靈長類祖先居住地的了解，

比較可能的狀況是指甲
本身所帶來的強大益處。

在這些靈長類所居住的林冠，

寬大的指骨和指墊是比較理想的，

更適合抓住窄樹枝。

指甲對抓握有更大的幫助。

藉由一個可壓靠的堅硬表面，

長靈類就能夠張開其指墊，

增加和樹木的接觸面積。

此外，指甲也會改善手指的敏感度，

因為在攀爬時，指甲會提供
額外的表面積來偵測壓力的改變。

敏感度和靈巧度結合起來，

讓我們的祖先有更精確的
運動控制，在抓住昆蟲、

摘下莓果和種子，
及緊握纖細樹枝時都用得到。

指甲的演化與可相對拇指和腳趾的演化

有密切的相關性。

當我們的祖先從樹上搬下來時，

因為有這種具彈性的抓握，他們
才能創造與使用這些複雜的工具。

就算寬式的手指能長出爪子，

爪子的尖端也可能

阻礙靈長類進行日常的工作。

爪子很適合用來刺穿和勾抓，

但其尖端會讓抓握很困難，
也可能會造成危險。

然而，爪子和指甲都有
一些出乎意料的用法。

海牛會用指甲來抓食物，

研究者認為，大象的腳趾甲可能

可以感應到地面的震動
來協助牠們的聽覺。

同時，有些靈長類，
比如馬達加斯加的指猴，

則重新長回了爪子。

牠們用這些特別長的附屬物
來輕敲樹枝和樹幹，

同時用像蝙蝠一樣的耳朵
來聆聽尋找中空的部分。

當牠們聽到空心的響聲時，
便會挖掘進去，

用像針一樣的中指將幼蟲叉起。

我們在這裡只有很粗淺地談到

在動物王國中指甲
和爪子的各種神奇應用方式。

但，至於何種的適應演變比較好呢？

我們可能永遠無法知道明確的答案。