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大象是一種非常特別的動物，大家都知道它有一條其他動物都沒有的長鼻子，但是你是否知道，大象的鼻子有何特殊之處？大象的鼻子里沒有骨頭為什么能完成各種復雜工作呢？大象鼻子上的皺紋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約3600萬年前的始祖象。如果你穿越到那個年代，可能會錯認為它們是豬的祖先。因為始祖象不僅鼻子不長，而且體型和我們熟知的大象也相去甚遠，和豬倒很像。它們為什么會進化成現在大象的樣子呢？

大象的長鼻子實際上是它的上唇和鼻子融合在一起變得更長，擁有了抓握的能力，讓大象可以將遠處的食物放進嘴里，也可以用來搬運東西甚至利用長鼻子將水吸入其中再送到嘴里。根據對于大象祖先化石的研究，古生物學家發現，大象的祖先生活在河湖旁邊，水草豐茂的環境中，一天中有很長時間都是在水中度過的，為了方便自己呼吸它的鼻子慢慢的變得更長進行輔助呼吸；這條靈活的鼻子也具備了出抓握能力，讓大象的祖先可以用它卷起遠處的灌木、高處的樹葉、地面的草送到嘴里，減少自己覓食時體力消耗。這就是大象為什么會進化出長鼻子的原因。不過也有學者表示對這個演化過程的質疑，但不管怎么樣大象靠著這條長鼻子，從漫長的進化之路，走到了今天。

為什么大象的鼻子——這個沒有骨頭和關節，而全部由肌肉構成的附屬器官可以完成各種各樣的工作呢？

首先，大象的鼻子包含了近4萬塊富有彈性的小肌肉、15萬條肌肉束和上千萬根神經末梢，這些肌肉各自具有不同的作用和功能，由一條特殊的神經從大腦中牽出專門用于控制鼻子，讓大象的大腦通過這條神經傳輸命令，調節象鼻的數萬條肌肉互相配合的收縮或松弛，在神經的控制下協同工作以實現象鼻的實現各種復雜的動作與行為。

其次，象鼻中雖然沒有骨骼、軟骨和關節，但通過肌肉的協調作用，象鼻能夠在多個點形成類似于關節的結構，增加了象鼻運動的靈活性，而且象鼻上有很多褶皺，這些褶皺在能夠保護內部組織的同時，保持可塑性，讓象鼻可以進行卷曲等動作，如果象鼻的皮膚上沒有褶皺，那象鼻的靈活性和可塑性就會大打折扣，甚至會變成一根幾乎無法活動的棍子。

再有，在象鼻中存在大量的血管，通過對肌肉的收縮和放松，就可以控制血管中的血流量，改變象鼻的形狀、軟硬等狀態，這和我們控制自己舌頭的原理非常接近，當肌肉收縮，血管會被擠壓，血液流動變少，象鼻就可以變得更加緊實，就可以抓緊或卷住物體，當肌肉放松，血管會被舒張，血液流動就會增加，這時象鼻會變得柔軟靈活。當肌肉放松和緊繃時，象鼻表面的皮膚會隨著肌肉伸拉，皮膚上褶皺的存在讓象鼻的表皮可以充分的拉開和縮緊，在象鼻充血變硬變大時，褶皺保證了皮膚有良好的延展性，如果沒有這些褶皺，象鼻的表皮在運動時就會被“扯破”。

而且象鼻上的褶皺還有很多神奇之處，比如象鼻上的褶皺并非是隨著時間增加而逐漸形成，它在大象還是胚胎的時候就已經形成，生物學家通過研究發現，它們的形成是遺傳基因導致的，并且可能與象鼻的功能發展同步。而且亞洲象和普通非洲象在鼻子皺紋的數量和形態上存在差異，亞洲象的鼻子上褶皺更多，平均有126條，而非洲象則平均只有83條，生物學家經過研究認為，這可能與象鼻的形態有關和抓握東西時的習慣有關，亞洲象的鼻末端只有一個凸起，在抓握物體時更習慣使用象鼻末端的三分之一部分對物體進行包裹，而這個區域的皺紋密度最高，更多的皺紋有助于彎曲，而普通非洲象象鼻末端有兩個凸起，在抓握物體時更傾向使用這兩個凸起進行捏取，就不需要過多彎曲鼻子末端，皺紋也就更少。

科學家通過象鼻皺紋的研究，發現這一特征具在很多學科上都有非常積極的現實意義，比如在生物學上，可以通過象鼻皺紋的發育幫助我們了解大象及其他動物皮膚皺紋形成的機制；在生態學上，皺紋的數量和功能與大象的行為密切相關，同時皺紋的形成可能與大象的生存環境有關，這有助于我們了解大象如何適應不同環境生存和繁衍，在工程學上，象鼻皺紋的結構可以為機械臂的設計提供參考，從而提高抓握的靈活性和精準度，比如在關節零件的外殼可以借鑒象鼻褶皺結構進行改進；在抓握臂部分，可以參考象鼻末端的凸起以加強抓握精度，同時在這個區域增加關節數量以提高靈活度；在材料學上，象鼻皮膚和褶皺的結構可以為研發延展性更好、強度更高的新材料提供基礎。

作者：李維陽 科普作者

審核：趙序茅 蘭州大學 青年研究員

出品：中國科協科普部

監制：中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司

來源: 星空計劃

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