从大雁迁徙时采用的 “磁指南针” 到海豚的声呐，从海狸建造水坝到蚂蚁发展农业，人类发明创造的大多数事物，都能在动物世界找到原型，这些是动物历经数百万年缓慢进化而来的成果。轮子，堪称人类最伟大的发明之一，可奇怪的是，在漫长的生物进化历程中，为何没有动物进化出一套 “生物轮子” 呢？

轮式运动，即在保持部分身体静止的同时，让其他身体部分旋转，在特定场景下，这无疑是一种极为节能的运动方式，还能大幅提升速度。轮子的出现，极大地提高了人类的搬运和移动效率。生物进化的创造力超乎想象，以四足动物为例，当它们需要飞向天空，前肢就演变成了翅膀；当它们选择在水中生活，四肢便长出了蹼和桨。自然界中，有些动物会把自己卷成球进行移动，不过，确实找不到一种多细胞生物，拥有轮子的特征并能执行轮子的功能。

有人认为，人类是先有了道路才发明了轮子，只有在道路上，轮子才能发挥作用，而自然界没有马路，所以轮子对动物没实际意义。确实，轮子在硬质表面移动时更节能，在柔软地面上，效率会大打折扣，甚至移动相同重量的物体需要消耗更多能量。但自然界不乏适合轮子移动的场景，轮子未被动物进化出来，并非因为缺少道路，而是另有原因。

要弄清楚动物为何没进化出轮子，先看看动物复杂器官是如何进化的。在动物的众多器官中，眼睛堪称最为复杂的器官之一。一只眼睛包含角膜、瞳孔、晶状体、视网膜、中央凹、视盘、视神经等一系列结构，每个结构都由特殊细胞构成，所有细胞必须完美协作，才能保证正常视力。动物进化出眼睛的过程并不简单。对生物而言，感知太阳光线至关重要，这能显著提升生存能力，于是一些动物进化出了具有感光功能的细胞。随后，拥有感光细胞的生物，会设法更好地收集光线，其感光区域开始下沉形成凹槽，就如同天文望远镜，这样能更有效地感知入射光线。接着，这个凹槽进一步演变成上面有小开口的空腔，整个结构类似针孔照相机系统，此时动物不仅能感知光线，还能形成图像，空腔上面的小开口便是最早的瞳孔。有了形成图像的能力，动物就能更好地利用光线带来的信息，了解周围环境。在此基础上不断优化，一个功能完善的生物眼睛就诞生了。眼睛的每一次进化，都为动物带来了生存优势，尽管眼睛结构复杂，却相对容易进化出来。在地球生物史上，眼睛被不同动物类群独立进化了许多次。

轮子与眼睛有本质区别，轮子是不可简化的复杂系统，必须完美组合才能正常工作。若轮子和轴不是圆形、不匹配、相对直径错误，轮子根本无法转动，它从一开始就需要各部件完美配合。而进化通常是分阶段逐步形成身体各个部分，像轮子这种结构，其原始配件无法给动物带来任何生存优势，这就注定了轮子难以通过进化产生。眼睛虽复杂，但每个配件相对简单，容易在进化过程中获得；轮子的每个配件却都很复杂，就拿一个轮轴来说，制造它需要复杂的木工技术，人类直到青铜时代才有能力创造出轮轴系统。在制造出轮轴之前，人类已经掌握了铸造金属合金、建造帆船、挖掘运河等技术，甚至能制造竖琴等复杂乐器。所以，即便轮子的配件能带来某种好处，其复杂性也让生物难以通过进化独立获得。

从生物进化适应度的角度看，轮子就像处于进化适应度表述图中的 B 点，而所有生物都处于 A 点、C 点或其他位置，生物进化只能朝着生存和繁殖能力增强的方向（即向上）移动，从 A 点跨越到 B 点几乎不可能，除非推倒重来。可即便一种动物真的推倒重建，一出生就拥有完美轮子的基因蓝图，还要面临生长问题。轮子要自由旋转，就不能附着在支撑身体其余部分的轴上，但如果没有任何附着点，活着的轮子又该如何吸收营养和排出废物呢？要提供一套永远不打结的血管和神经，让轮子能正常转动，几乎是不可能完成的任务。这些因素综合起来，决定了轮式运动在多细胞生物中不会出现。

不过，单细胞生物中确实存在真正的轮式运动，比如细菌的鞭毛马达。鞭毛马达由一组蛋白质构成，包含几个用于固定和支撑鞭毛的环，以及转子、定子等常规马达结构，这种马达结构支持鞭毛做轮式运动。大约 50% 的细菌都至少拥有一根鞭毛以及支持它转动的马达，这意味着轮式运动在自然界可能是最常见的运动方式，只是因为太过微小，我们肉眼难以察觉。值得一提的是，像鞭毛马达这种看似不可能通过进化出现的器官，在自然界至少独立进化了两次，另一次出现在古细菌中，它们也拥有自己的鞭毛马达。但古细菌的鞭毛马达，无论是物理结构，还是让鞭毛转动的能量来源，都与细菌鞭毛马达不同，所以两者的起源截然不同。