为什么有些鸟类只有三个脚趾？
你问我答专栏
vol. 7
为什么有些鸟类只有三个脚趾？
三趾滨鹬
提问人
薄荷糖
在观鸟活动中，鸟友常常产生各式各样新奇、有趣的问题，有关鸟类的分类、形态、行为、进化等各个层面，这些问题大多源于大家的观察和思考。一些问题已经有了确定的科学解释，另一些问题是值得深入研究的科学问题。所以我们想借此栏目的小文章，不定期讨论一些鸟友们都关心的问题。除了小编自己想到的问题之外，大家也可以在留言区直接向小编提问，我们会选择一些有趣的问题作答。
为什么有些鸟类叫作“三趾xxx”？
三趾啄木鸟，Crazybirdy摄于：乌尔旗汗
在观鸟的过程中，有这样一类鸟类的名字可能会引起你的好奇，它们都叫做“三趾xxx”，如果你仔细观察它们，你会发现它们确实都是只有三个脚趾，比如啄木鸟几乎都是对趾足（两前两后），但三趾啄木鸟不是！比如鸦雀几乎都是常态足（三前一后），但三趾鸦雀不是！你是否好奇过，这些不同类群的鸟类，为什么都少了一个趾头呢？一起来了解一下吧！
疯鸟老师，前不久我看了一个感人的动画短片叫做《Piper》，里面的那只鹬真的超级可爱，我看到评论里有人说，这种鸟类可能是三趾滨鹬（Crocethia alba），您觉得对么？还有我很好奇，是只有这种滨鹬才有三个趾头吗？是不是因为它很特别，所以才选择它做电影主角的呢？
三趾滨鹬，Crazybirdy摄于：墨西哥
动画片里的鹬从外形来看，确实很像是三趾滨鹬非繁殖羽（如上图），不过制作团队应该是不止参考了一种鹬的行为，通常情况下这些鹬也会集群出现在海边的滩涂上，它们一起觅食，就像是动画片里描绘的那样。至于是不是只有这种滨鹬才有三个趾头？那显然不是的...在我们国家就有好几种名字带“三趾'的鸟类，比如：三趾鸥、三趾滨鹬、三趾翠鸟、三趾啄木鸟、三趾鸦雀等等。这些鸟类都是只有三个趾头哦！
黑背三趾翠鸟，Crazybirdy摄于：新加坡
另外，还有几种国外的鸟类，也是三个脚趾，比如三趾鹟鴷（Three-toed Jacamar）；还有巴布亚金丝燕（Three-toed Swiftlet），以及澳大利亚的鸸鹋和鹤鸵、新西兰的几维鸟、美洲鸵鸟，它们的名字虽然不是叫三趾，但事实上也是三个脚趾哦。当然还有很多的鸻鹬类、秧鸡类、䴙䴘类、红鹳等类群的鸟类，后趾也是非常短小的。
什么！这么多的鸟类只有三个趾头啊，可是鸟类不是应该有四个脚趾么？我注意到麻雀这些小鸟都是三个脚趾朝前一个脚趾朝后呢？
分别是常态足（2-4趾向前，1趾向后）、对趾足（2、3趾向前，1、4趾向后）、异趾足（3、4趾向前，1、2趾向后）、并趾足（2、3趾基部有并联）、前趾足（四个趾都向前）。
没错，现生的绝大多数鸟类都是四个脚趾，它们的脚趾按照不同的形式排布（如上图）。不过确实，有些鸟类的脚趾数量是3，它们大多是退化掉了后趾（第1趾）而形成。更有甚者，只留下了两个脚趾，比如善于奔跑的非洲鸵鸟，其第1和2趾都是缺失的。
可是这些鸟类为什么要退化掉“后趾”呢？是因为用不上，还是什么其他原因呀？
要想知道“后趾”为什么退化，首先我们要了解后趾的功能。在常态足中，后趾（第1趾）和前三趾可以形成对握，方便鸟类抓握和攀缘。从功能上看，很多水鸟并不需要攀缘运动，如果后趾过于发达，可能会影响到它们在沙滩上疾走的速度，那么它们的后趾就会变得非常的短小，甚至消失。
但这似乎只能解释一些水鸟和在陆地上疾走的鸟类，它们确实不太需要后趾，但为什么一些树栖的鸟类依然还是有退化掉后趾的情况呢？比如您刚才说的“三趾翠鸟、三趾啄木鸟”这些...
三趾啄木鸟，Crazybirdy摄于：四川瓦屋山
嗯，如果从胚胎发育的角度来思考，陆生脊椎动物胚胎体制的发育受到大名鼎鼎的音猬基因（Sonic Hedgehog）的调控。无论是蟾蜍、蛇类、蝙蝠、海豚还是人类，这些四足动物在胚胎发育早期手指的数量是由音猬基因控制的。鸟类丢失的后趾是音猬基因调控导致的，但是具体的过程非常复杂，这里就不赘述了。所以鸟类后趾的丢失应该是功能和发育共同导致。
那如果这个音猬基因可以让鸟类的脚趾变少，是不是也可以让它们的脚趾变多呀？
一些家鸡出现多于4个脚趾的情况 [3]
没错，经常在哺乳动物和家鸡中出现有多趾现象（polydactyly），就是音猬基因突变或者表达异常导致的，比如有一些鸡出现5-6个脚趾。
真的没有想到鸟类还有5个脚趾的情况，看起来真的有点可怕呢！
参考资料
[1] Bakker M A G D , Fowler D A , Oude K D , et al. Digit loss in archosaur evolution and the interplay between selection and constraints[J]. Nature, 2013, 500(7463):445.
[2] https://en.wikipedia.org/wiki/Polydactyly
[3] Zhang Z , Nie C , Jia Y , et al. Parallel Evolution of Polydactyly Traits in Chinese and European Chickens[J]. Plos One, 2016, 11(2):e0149010.