象鼻皱纹是怎么来的
象鼻皱纹是怎么来的
大象的鼻子不仅仅是鼻子。这种厚皮动物用灵活的鼻子捡拾食物、向背上喷水或沙子来降温，并向其他大象发出警告。甚至小象也用它们的鼻子来吃奶，吮吸乳汁然后喷到自己的嘴里。
让大象能够弯曲鼻子的皱纹在它们出生前就有了，并随着反复使用而增多。 图片来源：LENA V. KAUFMANN ?
“这是地球上最不可思议的抓握器官。”德国柏林洪堡大学计算神经科学家Michael Brecht说。
但是，为什么象鼻—— 一个没有骨头的肌肉附属器官——工作得如此好呢？10月9日，Brecht和同事在《皇家学会开放科学》上报告说，关键在于大象的皱纹，这些皱纹在象鼻上起到了手和肘的作用。该研究团队还发现了这些皱纹最初来自哪里，以及它们是如何帮助象鼻变得“多才多艺”的。
当德国马克斯·普朗克智能系统研究所机械工程师和生物物理学家Andrew Schulz开始研究象鼻时，他认为这些特征性的皱纹是随着时间推移而形成的，因为动物经常使用它们，就像人类脸上的微笑线一样。但他很快意识到，即使是新生的小象也有皱巴巴的鼻子。
许多小动物——包括人类——生来就有随机的皱纹，因为相比体形，它们的皮肤太多了。相比之下，小象鼻子上的褶皱在出生前的位置和形状都是一致的，这表明它们有特定的作用。“我们认为这些皱纹被低估了。”Brecht说。
为了解更多信息， Schulz、Brecht和他们的同事转向了两种大象——亚洲象和非洲象，它们以不同方式使用鼻子。非洲象的鼻子末端有两个坚硬的软骨“手指”，可以让它们夹住物体。相比之下，亚洲象有一个“手指”和一个球形突起，它们可以用鼻子和下唇夹住像瓜这样的大物体。
研究人员在博物馆标本、动物园动物和照片中检查了物种间的差异。他们发现，亚洲象的鼻子上有更多的皱纹：平均有126条，而非洲象平均有83条。Schulz说，额外的皱纹可能会给亚洲象更多的灵活性，以弥补它们没有额外的“手指”的缺憾。在两种物种中，皱纹都集中在旋转点，这个旋转点像一个肌肉肘，可以让象鼻缠绕物体。
为研究这些皱纹是如何形成的，该研究团队收集了博物馆收藏的两只亚洲象和3只非洲象的胎儿，以及数十张不同年龄大象胎儿的公开照片或图画。基于此，研究人员形成了一个关于象鼻发育的视觉时间线。大象的妊娠期长达22个月，他们发现，在妊娠20天后，当鼻子出现时，皱纹就开始出现了。在接下来的150天里，两种物种的皱纹数量呈指数级增长，每3周翻一番，并集中在旋转点周围。亚洲象在发育后期会出现更多的皱纹。
接下来，科学家还研究了象鼻的使用是否会像他们最初怀疑的那样，导致额外的皱纹形成。大象要么是左鼻要么是右鼻，这意味着它们总是把鼻子弯曲到一边，以便将食物放入嘴的那一边。研究人员发现，随着时间推移，这种弯曲会在一侧产生比另一侧更多的皱纹。
未参与该研究的英国皇家兽医学院动物运动专家John Hutchinson说，目前尚不清楚象鼻的这种使用是像人类一样由大脑控制，还是由于皱纹形状使一侧比另一侧更容易使用。他说，研究这个问题需要研究人员长期持续地跟踪这些长寿的动物。
由于大象漫长的妊娠期以及操纵大象胚胎的伦理问题，人们对象鼻和皱纹形成的遗传和分子机制知之甚少。但Brecht说，这可能是未来值得研究的一个问题。
Schulz希望这项研究能够为用于灾难应对的软体机器人的工作提供指导。这些机器人的关节是通过流体静压控制的，就像象鼻一样，它们灵活的身体使它们能够潜入狭小的空间。
Hutchinson说，大象是研究软关节的理想模型。虽然其他动物，如灵长类动物和海象，可以通过向器官泵血来膨胀器官，但它们都没有象鼻那样的特殊关节和灵巧性。“大象是独一无二的。”他说。
相关论文信息：https://doi.org/10.1098/rsos.240851
