Чому люди 5 пальців. Чому у нас п'ять пальців
Людина має на руках і на ногах п'ять пальців. Не у всіх звичайно, ОТ ВРАЖАЙТЕ НАПРИКЛАД ТУТ. Але зазвичай у нас п'ять пальців, тому що саме стільки пальців було у мавп, від яких ми походять, а мавпи успадкували п'ятипалі кінцівки від своїх предків, і так далі, аж до стародавніх амфібій, які жили понад 300 мільйонів років тому. Це для тих, хто вірить у теорію Еволюції, хоча для деяких вона МІФ.
Очевидно, загальний предок всіх сучасних наземних хребетних мав п'ятипалі кінцівки. Іншими словами, п'ятипала кінцівка – це примітивна, вихідна будова кінцівки для всіх наземних хребетних. У більшості видів, включаючи людину, ця будова збереглася до цього дня.
Чому так сталося?
У ДЕЯКИХ ДЗВІНОЧНИХ ВІДБУЛОСЯ ЗМЕНШЕННЯ ЧИСЛА ПАЛЬЦІВ або навіть повна їхня втрата, іноді разом із самими кінцівками. Зазвичай це відбувалося у тих тварин, яким з якихось причин деякі пальці починали заважати, ставали зайвими. Наприклад, у предків коней на середньому пальці розвинулося велике копито, сам палець сильно збільшився, а решта пальців стала непотрібною, вони тільки заважали зростанню середнього пальця, і поступово зникли. У предків людини, мабуть, не виникало таких ситуацій, щоби якісь пальці стали «зайвими». Тому всі вони і збереглися.
Питання зводиться до того, чому у спільного предка всіх сучасних наземних хребетних кінцівок була п'ятипалою. На сьогодні вчені вважають, що жодних спеціальних причин для цього не було. П'ятипала кінцівка не має якихось принципових конструктивних переваг у порівнянні з чотирьох-або шестипалою. Очевидно, п'ятипалість закріпилася в еволюції хребетних суто випадково.
Серед найдавніших копалин чотирилапих, як з'ясували палеонтологи, були форми з іншим числом пальців: наприклад, у іхтіостеги було по сім пальців на задніх ногах (передні не збереглися), у акантостеги було по вісім пальців на передніх лапах і як мінімум стільки ж - на задніх . Ноги походять від плавників риб, пальці - від променів цих плавників, а кількість плавникових променів у тих риб, від яких походять наземні хребетні, було мінливим.
Очевидно, у найдавніших наземних чотирилапих число пальців на ногах теж варіювало. Випадково вийшло так, що саме п'ятипалі форми дали початок усьому розмаїттю сучасних чотирилапих, а тварини з іншим числом пальців вимерли. Але вони вимерли, швидше за все, не тому, що вони мали невдале число пальців, а з якихось зовсім інших причин, у зв'язку з якимись іншими, більш істотними «недоліками» своєї будови. В принципі, цілком могло «пощастити» не п'ятипалим, а, скажімо, давнім стародавнім амфібіям. І тоді, можливо, у людей зараз було б по сім пальців на руках.
Ми повинні бути правильно збалансовані, щоб наш організм функціонував легко та правильно. Тим, хто народився із зайвими пальцями, все дається не так просто. Над тваринами та комахами природа теж постаралася: у комах зазвичай 6 ніг, а у павука 8 – і це потрібна кількість для того, щоб вони могли нормально існувати. Ось чому у собаки саме 4 лапи, а не 5, і таке інше. Багато людей вважають, що наша система обчислення десяткова саме через те, що у нас 10 пальців. Якби у нас було по 6 чи 8 пальців, система напевно б змінилася.
Є ще одне цікаве питання. А чи всі пальці нам такі необхідні? Відповідь «ні», чи, вірніше, не зовсім. Дивно, але на ногах найнеобхіднішими пальцями є великі, вони допомагають тримати рівновагу. Деякі впевнені, що потрібні всі пальці. На руках найважливішими є великий і вказівний пальці. Інші просто допомагають, але основні маніпуляції здійснюються цими двома.
Чи стало б життя гіршим, якби на руках людини розвинулося по шість пальців?
Додатковий палець біля мізинця спростив би деякі завдання. Ми могли б грати на складніших музичних інструментах, швидше друкували б і міцніше вистачали предмети. «Більш широка рука спростила б гру в баскетбол, – розповідає Кліфф Тебін, генетик із Гарвардської медичної школи, який вивчає еволюцію кінцівок у хребетних. – Але дрібна моторика нашої руки – це переважно великий і вказівний палець. Додатковий маленький палець не відіграв би великої ролі».
Однак найбільший вплив було б у математичній сфері, та інша система рахунку мала б напрочуд глибокі наслідки.
Людина вважає
У всьому світі люди вважають десятками. Антропологи впевнені, що такій десятизначній системі рахунку ми завдячуємо кількості пальців на руках. Вона нам здається природною, але це лише тому, що ми до неї звикли. Якби у нас було по шість пальців на кожній руці, ми однозначно звикли б до 12-значної системи, впевнений Тебін, при цьому цифри були б такі: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, x, y, 10. «Ми б вважали, що 12-значна система найпростіша і природніша, а 10-значну знайшли б такою ж незрозумілою, як і 14-значну», - каже вчений.
Можливо, немає великої різниці, як рахувати – десятками чи дюжинами, але Марк Шангізі думає інакше. Завідувач лабораторії з вивчення властивостей людського сприйняття при дослідному інституті в штаті Айдахо, США, вважає, що багато здобутків людини, чи то математика, володіння мовою чи музика, швидко прогресують, коли людська культура набуває найприроднішої форми вираження даного досягнення.
«У своїй книзі «Революція зорового сприйняття» я доводив, що наша здатність так добре читати пов'язана з формою літер, які в процесі розвитку стали виглядати природно. Їхні форми та вигини можна побачити у живій природі, а тому вони активізують наш механізм розпізнавання зорових об'єктів, що дозволяє нам читати, – пояснює Шангізі. – У наступній роботі я пояснив, що ми маємо здатність розуміти мову завдяки тому, що в культурному відношенні мова розвивалася як щось природне. Тобто в її звучанні простежуються шум від твердих предметів, який можна було почути у місцях проживання, де ми еволюціонували».
Коли культура використовує еволюційні умови та створює природні способи виконання будь-яких завдань, у нас все виходить чудово. Коли ж культурі не вдається задіяти еволюцію людини, ми виконуємо нове завдання невпевнено, неприродно та шкода, зазначає вчений. Наприклад, виконання логічних завдань – це класичний випадок, коли ми здається недостатньо пристосованими, тому що навіть найпростіші поняття в логіці відверто складні і для справді розумних людей.
Повертаючись до підрахунку пальців, слід зазначити, що 12 пальців значно вплинули на математичні здібності людей. Адже цифра 12 має набагато більше факторів, ніж цифра 10.
«Вибір системи рахунку може вплинути на читання. У результаті замість звичного нам читання букв ми були б змушені зчитувати штрихові коди (причому нам ніколи б не вдалося це робити добре, незважаючи на тривалі тренування)», - пояснює Шангізі.
За словами вченого, складно сказати напевно, чи перетворив би нас перехід від 10-значної системи рахунку до 12-значної на людину, яка вважає. Але він справді став би серйозним ударом по нашій «цифровій технології», яка забезпечує максимальне використання культурної еволюції для наших досягнень.
Правило великого пальця?
Додаткові пальці іноді з'являються як вроджена вада. Це називається "полідактилія" і є звичайною генетичною помилкою. Але природний відбір не зробив ці додаткові пальці незмінним явищем. Чому ні? На думку Кліфа Тебіна, ще один палець не дає нічого нового, а тому не надає жодних еволюційних переваг на світовому рівні. Якби у нас розвинувся по-справжньому необхідний шостий палець, він, напевно, виріс би із зап'ястя як додатковий великий пальець.
Це стандартна модель для небагатьох тетраподів (чотириногих тварин), що населяють Землю, таких як панда, що володіють додатковим відростком у вигляді великого пальця. Насправді це подовження кістки зап'ястя, яке використовується пандами для підтримки при хапанні бамбука.
Але Шангізі стверджує, що у людей додатковий великий палець не міг з'явитися. Він розробив теорію для пояснення п'ятизначної кількості пальців на кінцівки у тваринному світі, яку назвав «закон кінцівки». Це проста математична формула, виведена з правил для кількості вузлів у комп'ютерних мережах, що передбачає оптимальну кількість кінцівок, необхідних тілу для взаємозв'язку із зовнішнім світом на основі його розміру. Закон вказує, що коли кінцівки дуже довгі щодо тіла, їх в ідеалі має бути шість (наприклад, комахи). З укороченням кінцівок їх кількість зростає до більших значень (наприклад, багатоніжки). Закон також передбачає кількість пальців, необхідних кінцівки на підставі їхнього розміру. Враховуючи те, що вони повинні бути правильної довжини, щоб охопити долоню, оптимальною кількістю пальців для людини виявляється число п'ять.
«Якби нам потрібен був ще один палець для виконання новомодних завдань (друкування, хірургія, обмахування віялом тощо), це виявилося б значним відхиленням від оптимальної морфології, для виконання якої розвинулися наші руки, а саме, хапання різних предметів», – пояснює Шангізі.
Деякі неврологи згодні, що шість пальців – це забагато. У сучасному протезуванні розробляються роботизовані руки, що добре працюють з двома, трьома та чотирма пальцями. Тому нормальним числом буде скоріше чотири, ніж шість.
» та підрозділ « » статтею «». Це цікаве питання, оскільки всі ссавці у тому чи іншому вигляді мають п'ять пальців. Чому не шість, не три, а саме п'ять? Про низку особливостей саме тіла людини ми говорили у статті «Втрачена ланка еволюції тіла». А тут – питання, що стосується не тільки людей, але й дуже багатьох тварин.
Те, що п'ять пальців потрібні не всім – це не секрет. Деякі тварини перетворюють пальці на копита (і виходить три пальці). Деякі зрощують їх, і виходить чотири пальці (наприклад, мурахоїд). Але на руці саме п'ять пальців. Деякі з яких спрощуються та не беруть участь у роботі.
Що це за загадка?
Математичне обґрунтування п'ятипалості запропонував Г.П. Шинків, чию статтю «Чому на руці п'ять пальців?» ми й публікуємо.
Навчаюся в істині блаженство знаходити
А.С. Пушкін
Послухаємо, що може сказати другокласник Ваня. Пронумеруємо пальці руки. Великий палець цифрою 1, тоді мізинець цифрою 5. На що треба помножити 1, щоб одержати 5? Правильно, п'ять. А цифру 2 щоб отримати 4? Правильно на 2. Помножимо 3 на 1, щоб отримати номер середнього пальця 3.
Для семи чисел цього не можна зробити. Немає множника, щоб із 3 отримати 5. А для трьох чисел можна. Перевірив ще кілька непарних чисел. Не виходить. Інші натуральні числа більше 5 цією властивістю не мають.
Іван не знав і тому не помітив частину ряду чисел Фібоначчі, складеного з множників 1,1,2,3,5.
Нагадуємо (за статтею «Числа та формули в природі»), що ряд чисел Фібоначчі – це ряд, наступне число в якому – сума двох попередніх: 1 + 1 = 2; 1+2=3; 2 + 3 = 5 тощо. На закономірностях чисел Фібоначчі будується золотий перетин та золота спіраль.
Отже, так само, як багато інших закономірностей у природі, і п'ятипалість ґрунтується на числах Фібоначчі та золотому перерізі.
Те, що немає інших чисел, котрим можна зробити те саме, що й п'яти пальців з опису вище, можна довести математично.
Доказ отриманого твердження розпочне дев'ятикласник Петро. Запишемо кінцевий ряд чисел наступним чином:
1, 2, 3, …, n, n+1, n+1, n+2, …, 2n+1.
Розмірковуємо аналогічно: число 1 помножимо на k 1 щоб отримати 2n + 1.
1 * k 1 = (2n + 1) - 0,
2*k 2 = (2n+1) - 1,
3*k 3 = (2n+1) - 2,
………………………………
n*k n = (2n+1) – (n-1) = n + 2,
(n+1)k n+1 = (2n+1) - n = n+1.
Звідси маємо n(k n-1)=2 та (n+1)k n+1 =n+1.
Випадок перший: n=1, k1=3, k2=1. Випадок другий: n=2, k2=2, k3=1, k1=2*2+1=5.
Таким чином, ми отримали 1-2-2-3 і 1-2-3-3-4-5 .
Допоможемо Петі закінчити розв'язання задачі. Введемо поняття симетричного числа:
f(x)= x + x 2 + x = (x+1) 2 -1= x(x+2)= 0,3,8,15,24,35,48,63,80,99, 120,143,168,195,224,255,288,323,360,39 …
Знайдемо суму та добуток чисел, які отримали діти.
1+2+2+3=8 , 1*2*2*3=12 ,
1+2+3+3+4+5=18 , 1*2*3*3*4*5=360 .
Тепер перевіримо на симетричність числа 12 та 360: f( 8 )=80>12 , f( 18 )= 360 .
Отже, у природних умовах на руці може бути п'ять пальців.
Властивість числа 5 і число пальців – випадковий збіг? Навіть тут читач може помітити ще один «збіг». Їх дуже нав'язливо багато, якщо вирішення цього завдання пов'язати з важливою математичною закономірністю.
Про відхилення. Шестипалі зустрічаються, як і двоголові. Експериментатори дослідів над тваринами отримували до 13 пальців включно. Видно далі не виходило.
На руці фаланг пальців маємо 14, а кісточок у стопі ноги рівно 28. Палицю беруть між великим і вказівним пальцем. Усередині долоні бачимо як число 14, а зовні 41.
Випливає таємничий багаточлен Ейлера x 2 + x + 41 c 40 простими числами.
Поставимо у відповідність до натурального ряду чисел прості числа, починаючи з 1.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20… 26 27…
1 2 3 5 7 11 13 17 19 23 29 31 37 41 43 47 53 59 61 67… 97 101…
Немає більше числа з такою властивістю як 41, оскільки починаючи з 27 числа знаків не збігаються.
Цікавий факт, до 1 * 2 * 3 * 5 * 7 * 11 = 2310 простих чисел 343 = 7 3 без числа 1.
Чому число 1 не просте?
Просте, але воно має властивість двоїстості. Через що рахувати 1, позбавлене сенсу! Спробуйте рахувати частину ряду чисел Фібоначчі 1,1 ,2,3,5,8,13,21,34,55. Якщо вказуватимете пальцем на кожне число по разу одиниць дві, а не порахуєте одну одиницю — це вже не рахунок.
Долоня, як і крона дерева, явний прояв закону симетрії та асиметрії.
Чув «наші» збираються у міжпланетну подорож. Засміють марсіани. Скажуть: «Ось земляни не знають, чому на руці п'ять пальців, а приперлися на Марс».
2010 - 2014 Саранськ Г.П. Шинчинників
Таким чином, можна математично довести ряд математичних закономірностей у будові тіла. Отже, якщо й існував Архітектор, то він користувався формулами.
А заразом враховував одиницю 2 рази.
Саме тому на руці – 5 пальців!
До речі, питання про те, чому у нижчих хребетних менше пальців, залишається відкритим.
У людини на руках і ногах по п'ять пальців,тому що саме стільки пальців було у мавп, від яких ми походять, а мавпи успадкували п'ятипалі кінцівки від своїх предків, і так далі, аж до стародавніх амфібій, які жили понад 300 мільйонів років тому. Очевидно, загальний предок всіх сучасних наземних хребетних мав п'ятипалі кінцівки. Іншими словами, п'ятипала кінцівка – це примітивна, вихідна будова кінцівки для всіх наземних хребетних. У більшості видів, включаючи людину, ця будова збереглася до цього дня.
У деяких хребетних відбулося зменшення кількості пальців.або навіть повна їхня втрата, іноді разом із самими кінцівками. Зазвичай це відбувалося у тих тварин, яким з якихось причин деякі пальці починали заважати, ставали зайвими. Наприклад, у предків коней на середньому пальці розвинулося велике копито, сам палець сильно збільшився, а решта пальців стала непотрібною, вони тільки заважали зростанню середнього пальця, і поступово зникли. У предків людини, мабуть, не виникало таких ситуацій, щоби якісь пальці стали «зайвими». Тому всі вони і збереглися.
Питання зводиться до того, чому у спільного предка всіх сучасних наземних хребетних кінцівок була п'ятипалою. На сьогодні вчені вважають, що жодних спеціальних причин для цього не було. П'ятипала кінцівка не має якихось принципових конструктивних переваг у порівнянні з чотирьох-або шестипалою. Очевидно, п'ятипалість закріпилася в еволюції хребетних суто випадково.
Серед найдавніших копалин чотирилапих, як з'ясували палеонтологи, були форми з іншим числом пальців: наприклад, у іхтіостеги було по сім пальців на задніх ногах (передні не збереглися), у акантостеги було по вісім пальців на передніх лапах і як мінімум стільки ж - на задніх . Ноги походять від плавників риб, пальці - від променів цих плавників, а кількість плавникових променів у тих риб, від яких походять наземні хребетні, було мінливим.
Очевидно, у найдавніших наземних чотирилапих число пальців на ногах теж варіювало. Випадково вийшло так, що саме п'ятипалі форми дали початок усьому розмаїттю сучасних чотирилапих, а тварини з іншим числом пальців вимерли. Але вони вимерли, швидше за все, не тому, що вони мали невдале число пальців, а з якихось зовсім інших причин, у зв'язку з якимись іншими, більш істотними «недоліками» своєї будови. В принципі, цілком могло «пощастити» не п'ятипалим, а, скажімо, давнім стародавнім амфібіям. І тоді, можливо, у людей зараз було б по сім пальців на руках.
А що, якби люди мали більше, ніж п'ять пальців на руках? Звісно, таке трапляється насправді. Народжуються люди з полідактилією – шістьма і більше пальцями на руках та ногах.
П'ять пальців успадкували від своїх предків, які з'явилися понад 350 мільйонів років тому. Схоже, п'ятипалість є базовою для всіх хребетних, починаючи з найдавніших амфібій. Деякі групи тварин пізніше втратили пальці чи всю кінцівку. Але у наших предків такої потреби не виникло. Найперша кінцівка з'явилася у хордових риб. Звичайно, пальців, якими ми їх уявляємо, вона не мала. Перші пальці з'явилися у найдавніших чотирилапих, що вже вийшли на сушу.
Поява пальців - це мутація, що показує мінливість генів. Дослідник із Чикаго, професор Ніл Шубін та його команда, показали, що два гени -hoxa13 і hoxd13 - відповідальні за формування променів риб'ячих плавців та пальців людини. У риб ці гени засинають, і з'являється плавець, а у чотирилапих і людину вони продовжують працювати, формуючи пальці. Так що поява пальців є звичайним збоєм древнього риб'ячого геному, який виявився таким корисним, що природа вирішила не виправляти свою програмну помилку надалі і закріпила її. З медичної точки зору, відкриття цих генів підтверджує гіпотезу про те, що вади розвитку плода в період внутрішньоутробного розвитку відбуваються не лише з вини генетичних мутацій, а й за рахунок зміни роботи ДНК.
П'ять пальців у людини – чиста випадковість. Палеонтологи кажуть, що з найдавніших копалин зустрічалося й інше число пальців на кінцівках. Наприклад, у іхтіостеги було по 7 пальців на задніх ногах, а у акантостеги було по 8 пальців на передніх лапах і як мінімум стільки ж - на задніх. Ноги походять від плавників, пальці - від променів цих плавців, а кількість плавникових променів у риб, від яких походять сухопутні хребетні, було різним. Те, що п'ятипалі примати вижили, а шестипалі тварини вимерли – знову ж таки випадково. Щоб вижити в природі, немає різниці, скільки на кінцівці буде пальців. Ні 4, ні 5, ні 6 переваг не дає. У деяких хребетних кількість пальців на кінцівках при еволюції зменшилася або відбулася повна втрата. Наприклад, у предків зебр середні пальці перетворилися на копита. А решта редукувалися. Кіти, повернувшись у морське середовище, зовсім втратили всі пальці.
А що, якби люди мали більше, ніж п'ять пальців на руках? Звісно, таке трапляється насправді. Народжуються люди з полідактилією – шістьма і більше пальцями на руках та ногах. Але це доля одиниць, а не всього людства. Відомо, що найважливішими у нас є великий та вказівний пальці. Ними здійснюються основні маніпуляції. Якби в людини виріс додатковий палець, то ми могли б грати на складніших музичних інструментах, швидше друкувати та міцніше хапати предмети.
Однак є така теорія, як «закон кінцівки». Він передбачає оптимальну кількість кінцівок, які необхідні тілу для взаємозв'язку зі світом з урахуванням його розміру. Наприклад, якщо кінцівки довші за тіло, то їх має бути шість. Це бачимо з прикладу комах. Чим вони коротші, тим більше їх має бути. Це нам показують багатоніжки. Людині, щоб обхопити долоню, потрібно п'ять пальців. Хоча деякі неврологи вважають, що у нас пальців багато. Нам цілком вистачило б і трьох-чотирьох пальців для необхідних маніпуляцій.
Відео англійською мовою, увімкніть субтири.
Чому у нас п'ять пальців, а не шість і не чотири і як вони формуються - на це питання відповіли біологи, звернувшись до математичної моделі, запропонованої Аланом Т'юрінгом понад 60 років тому.
Алан Тьюрінг
У 1952 році Алан Т'юрінг, англійський математик, відомий роботами в галузі криптографії та інформатики, опублікував роботу під назвою "Хімічні основи морфогенезу". Т'юрінг зауважив, що багато в природі можна описати за допомогою математики, зокрема виникнення та розвиток органів. У статті він навів математичну модель, у якій дві речовини (морфогена) можуть створювати різноманітні складні структури шляхом самоорганізації. Як морфогени виступають різні молекули, що виробляються в організмі, що розвивається, здатні впливати на навколишні клітини і визначати їх подальший розвиток.
В основі моделі Т'юрінга лежить реакційно-дифузійний механізм, який полягає в наступному. Дві речовини поширюються в тканинах з різною швидкістю та взаємодіють одна з одною. Перша речовина – активатор. Воно посилює виробництво самого себе, а також активує вироблення другої речовини - інгібітора. Інгібітор, своєю чергою, пригнічує активність першої речовини. Спільно вони можуть організовувати складні візерунки зі смуг і плям, які часто зустрічаються в живій природі. Плями на шкірі гепарду, смуги зебри та химерні малюнки на раковинах молюсків - усі вони виникають у результаті дії механізмів, що описуються математичною моделлю, запропонованою Тьюрінгом.
"Одна рука миє іншу, і разом вони миють обличчя".
Наші руки є однією з головних характеристик, які відрізняють нас від інших видів тваринного світу.
Анатомія наших рук практично унікальна: деякі види мають руки, схожі на наші.
Що робить наші руки такими особливими? В основному великий палець.
Розташування нашого великого пальця це те, що відрізняє наші руки від рук інших тварин, оскільки він дозволяє протистояти іншим пальцям.
Те, що здавалося таким простим, як великий палець, насправді є унікальною рисою, яка має величезне значення.
Ми не єдині тварини, які мають п'ять пальців на кожній руці та нозі. Є й інші, як ссавці, і рептилії і навіть птахи, які мають також п'ять пальців.
Ноги ящірки, кішки чи жаби, крило кажана, плавець кита і, звісно, руки мавпи, відповідають цьому правилу. Це пов'язано з тим, що всі вони (ссавці, птахи, рептилії та земноводні) згруповані в сім'ї: чотирилапі, характерними для яких є розвиток п'яти кінцівок.
Тільки у людей руки набувають своєрідної форми, яка робить її найбільш ефективним інструментом.
Я говорю про протистояння великого пальця, який тільки в людини може торкнутися кінчика чотирьох пальців, що залишилися, і в той же час досягає значно великої довжини.
Ймовірно, якби у нас була інша кількість пальців, наш світ виглядав би інакше. Наприклад, ми користуємося десятковою системою обчислення саме тому, що у нас по п'ять пальців на руках та ногах. А якби було по шість пальців? Деякі експерти вважають, що математична система, заснована на «12», буде більш ефективною, ніж існуюча. А що дав би нам додатковий палець? На руках найважливішими є великий та вказівний пальці, на ногах – великі пальці. Ними та здійснюються основні маніпуляції. Якби у нас виріс додатковий палець поруч із мізинцем (до речі, шестипалість іноді зустрічається), то ми могли б грати на складніших музичних інструментах, швидше друкувати на клавіатурі та міцніше хапати предмети. Але є думка, що нам набагато потрібніший додатковий великий палець, ніж додатковий мізинець.