每一大类动物都有严格不变的身体构造——昆虫有6条腿，蜘蛛有8条腿，螃蟹有10条腿。我们人类也有类似规律的限制。所有的脊椎动物，不管是青蛙、蟾蜍，还是爬行动物、鸟类、哺乳动物，都有四条腿。鸟类的一对前肢特化成了翅膀，我们的前肢特化成了手臂，但这样的区别只是同一张设计蓝图之下的微小修改。我们的祖先从早期的四足两栖动物进化而来，从此我们是四足动物这一点永远不会改变。看起来，一旦一种新型的身体构造形式确立起来，比如“昆虫的身体分为三节”，属于这种构造的动物就再也无法更改。但失去某种身体结构就另当别论了。退化的过程经常发生，许多昆虫的翅膀都退化掉了。在海豚把前肢特化成鳍的同时，蛇却把四肢全抛弃了。然而，即便有退化现象的存在，每类动物的基本身体构造依然不会改变。正因如此，我们才一眼就能分辨出昆虫、蜘蛛和螃蟹。不过，话虽这么说，哺乳动物之间依然还有相差巨大的体形，小有鼩鼱① ， 大有大象、鲸鱼……为什么昆虫的世界不是这样的呢？
原因不止一个。首先，昆虫如果想变得更大，就必须先脱掉坚硬的外骨骼。蝗虫和臭虫的成虫在发育成熟前，都会经过好几次蜕皮的过程。这些昆虫不具有甲壳虫和苍蝇等的四阶段生命周期，它们由卵发育为小小的若虫，然后身体慢慢长大，经历至少四次蜕皮过程后，方可长成性成熟的成虫。其实，蝗虫的若虫看起来和没有翅膀的成虫一个样。与之相反，拥有四阶段生命周期的完全变态昆虫会在幼虫阶段完成全部的生长，紧接着在蛹的阶段完成主要的形态转化。以侵蚀西红柿植株的西红柿天蛾幼虫为例，幼虫在生长完毕后会变成蛹，然后羽化成蛾，这种蛾长有一根卷曲的“舌头”，“舌头”伸直后能长达10厘米。西红柿天蛾会利用这根“舌头”吸食花朵深处的花蜜，吸食过程中还会像蜂鸟一样高频率地拍击翅膀。从幼虫坚硬的咀嚼式口器到成虫细长的“舌头”，同一种昆虫却有着两种迥然不同的生存方式。蛹为完全变态昆虫创造了体验不同生存方式的可能性，但所有昆虫在发育成熟后都还是会受到一定的限制。蝗虫也好，甲壳虫、黄蜂、蝴蝶也好，发育成熟的昆虫都无法继续长大，因为它们既不能继续蜕皮，也不能让翅膀再生。
体形很大的昆虫确实存在，比如非洲雨林里的巨大花潜金龟和欧洲的一些锹甲，它们的成虫大是因为幼虫也很大。但由于幼虫基本上无法防御外敌，它们需要躲在绝对安全的环境中。这些大型甲壳虫的幼虫一般生存在腐木的深处，十分难以被发现，而且它们要经历4至8年的时间才能发育完成并蛹化。这个过程太漫长了，还是保持体形娇小比较好。
还有一个原因是这样的。大而活跃的动物就像一辆体形更大、动力更强的小汽车，需要更多燃油来驱动，而且这辆车的燃油还要有更高的燃烧效率。这就意味着动物需要吸入更多的氧气以供呼吸的消耗。在陆生动物中，鸟类有最强的肺部。在鸟类体内，有一条完整的通路，可供氧气进入肺部后再流出。这种机制对连续快速飞行的消耗来说是必需的。而这正是昆虫的主要问题所在——它们没有发挥肺部作用的器官。昆虫通过身体四周的呼吸孔吸入空气，氧气被血液吸收后，再输送到全身各处。这种呼吸模式和人类利用肺泡增大吸氧器官表面积，进而促使氧气被循环系统吸收的呼吸模式根本不可同日而语，更别提帮助我们吸入和呼出气体的膈肌了。古生物学家猜测，石炭纪时期之所以会出现巨型昆虫，是因为当时有一小段时间，空气中的氧气含量达到了30%，远远高于今天的21%。等空气含氧量水平变低后，巨型昆虫便消失了。另外，脑组织的活动需要大量的氧，因此有限的氧气吸收量也进一步制约了小体形昆虫大脑的发育。
综上所述，外骨骼的限制加上氧气吸收量的不足，使昆虫注定只能“小巧玲珑”了。上述事实给我们带来了一个更大的问题：为什么昆虫会被它们的身体构造所限呢？同样，为什么陆地脊椎动物在最近3亿年的进化历程中，不能再长两只手呢？想象一下，这样你就能在双手双腿都没空的时候挠后背了！看起来所有成员较多的动物门类都被这种刻板印象似的身体构造给卡死了。
多亏了最新的遗传学研究，我们才终于明白为什么每类动物都局限于某种特定的身体构造。研究显示了一小团未经分化的细胞，是如何经历一系列严谨的活动，进而演化为一个更大、更高等的动物体的。由一团细胞组成的小球——原胚由受精卵经历几次单纯的细胞分裂后形成，但从原胚时期开始，动物身体的发育指令就会被触发，指导原胚向复杂的方向发育。原胚中的一部分细胞会形成一个中间凹陷的球体，然后球体的“墙壁”持续凹陷，最后造成整个球体拥有上下两个细胞层面。再进一步扩大和拉长，就会清楚地出现头部和尾端。这是一切动物胚胎发育的第一步，蠕虫、甲壳虫和脊椎动物都一样。不同的发育指令不仅在一定程度上形成了物种的多样性，还在高等动物体内形成了细胞和组织的多样性。不过，一旦某种物种的指令开始执行，想要改变它就绝无可能了。
（摘编自威廉·C·伯格《崎岖的演化之路：昆虫都有哪些鲜为人知的秘密？》）
【注】①鼩鼱（qú jīng），食虫目鼩鼱科鼩鼱，属哺乳动物，又名尖嘴鼠、食虫鼠、臭老鼠。
