前肢

前肢の長骨の形状の進化には、体重、生活様式、捕食行動、獲物の相対的な大きさなど、多くの要因が影響する可能性があります。一般的な傾向としては、体重の重い種ほど橈骨、尺骨、上腕骨が頑丈になります。^{[ 4 ]}

樹上生活を送るイタチ科の肉食動物は、動きやすさと柔軟性を高めるために、前肢の長骨が長く細い傾向がある。半地中性および水生のイタチ科の種は、掘削や水泳による負担に対処するために、前肢の長骨が短く頑丈な傾向がある。^{[ 5 ]}

食肉目では、ネコ科動物は通常、獲物を待ち伏せして組み伏せるため、四肢が短く頑丈である。前肢は短距離走と組み伏せの両方に使用されるため、柔軟性と耐久性が必要となる。対照的に、イヌ科動物はしばしばより長距離にわたって獲物を追跡するため、四肢が長く華奢である。走ることが前肢の主な用途であるため、適応の必要性は少ない。^{[ 6 ]}

体重の半分以上の獲物を狩る捕食者は、狩りの際に骨が折れる可能性を減らすために、橈骨、尺骨、上腕骨を短く頑丈に進化させた。体重の半分以下の獲物を狩る捕食者は、エネルギー効率を高めるために、前肢の長骨を長く細くする傾向があった。^{[ 7 ]}

四足動物は当初、祖先の特徴として5本の指を発達させ、その後、指が縮小または特殊化してさまざまな用途に使われるようになったと考えられていました。5本指の爬虫類や霊長類など、「原始的な」前肢を持つ動物もいました。これは概ね正しいとされてきましたが、最も初期の四足動物、あるいは「魚脚類」の祖先は5本以上の指を持っていた可能性があります。この点は、スティーブン・ジェイ・グールドが1991年のエッセイ「8匹（あるいはそれ以下）の子豚」で特に異議を唱えました。 ^{[ 8 ]}

初期の四足動物における多指症とは、指や足に5本以上の指があることを指し、これは最初の四足動物においては自然な状態であった。アカントステガのような初期のグループは8本の指を持ち、より進化したイクチオステガは7本の指を持ち、さらに進化したトゥレルペトンは6本の指を持っていた。

四肢動物は、肉鰭類に見られるような鰭を持つ動物から進化した。この状態から、新たな肢の形成パターンが進化し、肢の発生軸が回転して下縁に沿って二次軸が伸び、パドル状の足を支える非常に頑丈な骨格が様々な数だけ形成されるようになった。

指はさまざまな移動形態に特化している可能性がある。典型的な例は、馬の単一の指（単指症）の発達である。^{[ 3 ]}偶蹄類や奇蹄類の蹄、さらには絶滅したハドロサウルスの蹄のような足^{[ 9 ]}など、他の蹄も同様の特殊化とみなすことができる。

巨大な体重を支えるために、竜脚類（最も進化した種はティタノサウルス類）は管状の手（前足）を発達させ、徐々に指を失い、中手骨で立つようになった。^{[ 10 ]}ステゴサウルス類の前肢には、竜脚類のような中手骨の構造の証拠がある。 ^{[ 11 ]}これは、現代のゾウなどの大型哺乳類とは異なる進化戦略であった。

獣弓類は 2億7000万年前のペルム紀に、多様で特殊化した前肢を進化させ始めた。 ^{[ 12 ]}

獣類哺乳類において、手と前腕を回内させる能力は、橈骨頭が丸みを帯びていることによって実現されており、これにより橈骨頭が尺骨に対して回転することができる。回外には遠位橈骨の背側への滑りが必要であり、回内には遠位尺骨に対する掌側への滑りが必要である。

回内は、哺乳類、カメレオン、オオトカゲ類の間で複数回進化してきた。^{[ 15 ]}しかし、より基本的な状態は回内できないことである。恐竜は手首の半回内以上のことはできなかったが、^{[ 16 ]}すべての四足歩行恐竜クレードの二足歩行起源は、前肢の姿勢のばらつきが一般的に考えられているよりも大きかった可能性がある。^{[ 15 ]}単孔類は、獣類ほど器用ではない前腕を持っている。単孔類は、哺乳類の祖先形質である、広がった姿勢と、胸帯に複数の要素を持っている。^{[ 17 ]}

鳥類では、前腕の筋肉が翼の遠位端を回外、回内、屈曲、伸展させる。^{[ 18 ]}

すべての四肢動物の前肢は相同であり、肉鰭類の魚類の同じ初期構造から進化しました。しかし、鳥類、コウモリ、絶滅した翼竜の翼が劇的に異なる方法で同じ目的のために進化した収斂進化という別の明確なプロセスが特定される可能性があります。 ^{[ 2 ]}これらの構造は形や機能が似ていますが、これらのグループの最後の共通祖先には存在しませんでした。

コウモリの翼は主に5本の指に支えられた薄い皮膚の膜で構成されているのに対し、鳥の翼は主にずっと小さい指に支えられた羽毛で構成されており、第2指は小翼羽を、第4指は主翼の羽毛を支えている。鳥とコウモリの間には遠い相同性しかなく、鳥の種同士、あるいはコウモリの種同士の間にははるかに近い相同性がある。

海洋哺乳類は複数回進化してきた。進化の過程で、流線型の流体力学的に優れた体型を発達させてきた。前肢はひれ状に発達した。鯨類、鰭脚類、ジュゴン類の前肢は、収斂進化の典型的な例である。遺伝子レベルでは収斂が広く見られる。^{[ 19 ]}共通の遺伝子における異なる置換によって様々な水生適応が生じたが、問題となっている置換はこれらの動物に固有のものではないため、そのほとんどは平行進化である。^{[ 20 ]}

クジラ類と鰭脚類とジュゴン類を比較すると、133個のアミノ酸置換が並行して起こる。クジラ類と鰭脚類、クジラ類とジュゴン類、鰭脚類とジュゴン類を比較対照すると、それぞれ2,351個、7,684個、2,579個の置換が起こる。^{[ 20 ]}