大象鼻子里没有骨头，为啥却能完成各种复杂动作？

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大象是一种非常特别的动物，大家都知道它有一条其他动物都没有的长鼻子，但是你是否知道，大象的鼻子有何特殊之处？大象的鼻子里没有骨头为什么能完成各种复杂工作呢？大象鼻子上的皱纹是如何形成又有什么特殊的地方呢？

大象的祖先是生活在大约3600万年前的始祖象。如果你穿越到那个年代，可能会错认为它们是猪的祖先。因为始祖象不仅鼻子不长，而且体型和我们熟知的大象也相去甚远，和猪倒很像。它们为什么会进化成现在大象的样子呢？

大象的长鼻子实际上是它的上唇和鼻子融合在一起变得更长，拥有了抓握的能力，让大象可以将远处的食物放进嘴里，也可以用来搬运东西甚至利用长鼻子将水吸入其中再送到嘴里。根据对于大象祖先化石的研究，古生物学家发现，大象的祖先生活在河湖旁边，水草丰茂的环境中，一天中有很长时间都是在水中度过的，为了方便自己呼吸它的鼻子慢慢的变得更长进行辅助呼吸；这条灵活的鼻子也具备了出抓握能力，让大象的祖先可以用它卷起远处的灌木、高处的树叶、地面的草送到嘴里，减少自己觅食时体力消耗。这就是大象为什么会进化出长鼻子的原因。不过也有学者表示对这个演化过程的质疑，但不管怎么样大象靠着这条长鼻子，从漫长的进化之路，走到了今天。

为什么大象的鼻子——这个没有骨头和关节，而全部由肌肉构成的附属器官可以完成各种各样的工作呢？

首先，大象的鼻子包含了近4万块富有弹性的小肌肉、15万条肌肉束和上千万根神经末梢，这些肌肉各自具有不同的作用和功能，由一条特殊的神经从大脑中牵出专门用于控制鼻子，让大象的大脑通过这条神经传输命令，调节象鼻的数万条肌肉互相配合的收缩或松弛，在神经的控制下协同工作以实现象鼻的实现各种复杂的动作与行为。

其次，象鼻中虽然没有骨骼、软骨和关节，但通过肌肉的协调作用，象鼻能够在多个点形成类似于关节的结构，增加了象鼻运动的灵活性，而且象鼻上有很多褶皱，这些褶皱在能够保护内部组织的同时，保持可塑性，让象鼻可以进行卷曲等动作，如果象鼻的皮肤上没有褶皱，那象鼻的灵活性和可塑性就会大打折扣，甚至会变成一根几乎无法活动的棍子。

再有，在象鼻中存在大量的血管，通过对肌肉的收缩和放松，就可以控制血管中的血流量，改变象鼻的形状、软硬等状态，这和我们控制自己舌头的原理非常接近，当肌肉收缩，血管会被挤压，血液流动变少，象鼻就可以变得更加紧实，就可以抓紧或卷住物体，当肌肉放松，血管会被舒张，血液流动就会增加，这时象鼻会变得柔软灵活。当肌肉放松和紧绷时，象鼻表面的皮肤会随着肌肉伸拉，皮肤上褶皱的存在让象鼻的表皮可以充分的拉开和缩紧，在象鼻充血变硬变大时，褶皱保证了皮肤有良好的延展性，如果没有这些褶皱，象鼻的表皮在运动时就会被“扯破”。

而且象鼻上的褶皱还有很多神奇之处，比如象鼻上的褶皱并非是随着时间增加而逐渐形成，它在大象还是胚胎的时候就已经形成，生物学家通过研究发现，它们的形成是遗传基因导致的，并且可能与象鼻的功能发展同步。而且亚洲象和普通非洲象在鼻子皱纹的数量和形态上存在差异，亚洲象的鼻子上褶皱更多，平均有126条，而非洲象则平均只有83条，生物学家经过研究认为，这可能与象鼻的形态有关和抓握东西时的习惯有关，亚洲象的鼻末端只有一个凸起，在抓握物体时更习惯使用象鼻末端的三分之一部分对物体进行包裹，而这个区域的皱纹密度最高，更多的皱纹有助于弯曲，而普通非洲象象鼻末端有两个凸起，在抓握物体时更倾向使用这两个凸起进行捏取，就不需要过多弯曲鼻子末端，皱纹也就更少。

科学家通过象鼻皱纹的研究，发现这一特征具在很多学科上都有非常积极的现实意义，比如在生物学上，可以通过象鼻皱纹的发育帮助我们了解大象及其他动物皮肤皱纹形成的机制；在生态学上，皱纹的数量和功能与大象的行为密切相关，同时皱纹的形成可能与大象的生存环境有关，这有助于我们了解大象如何适应不同环境生存和繁衍，在工程学上，象鼻皱纹的结构可以为机械臂的设计提供参考，从而提高抓握的灵活性和精准度，比如在关节零件的外壳可以借鉴象鼻褶皱结构进行改进；在抓握臂部分，可以参考象鼻末端的凸起以加强抓握精度，同时在这个区域增加关节数量以提高灵活度；在材料学上，象鼻皮肤和褶皱的结构可以为研发延展性更好、强度更高的新材料提供基础。

作者：李维阳 科普作者

审核：赵序茅 兰州大学 青年研究员

出品：中国科协科普部

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