為什麼生物界沒有進化出連續旋轉的運動結構？

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為何生物界進化出了腿和翅膀，而不是輪子和螺旋槳呢（認真臉）？在實現與前者相同的運動能力的情況下，後者應該會有更簡單的結構，並且更省能量。同時，用輪子「奔跑」比用腿更平穩，對減震系統的需求更小。

生物界當然有連續旋轉的運動結構。
細菌的鞭毛是典型的自由旋轉的機構，也是唯一一個將這種旋轉結構用於生物體運動的的例子。

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評論和很多其他答案提到的了ATP合成酶，確實也是一種典型的旋轉結構。多謝諸位指正，此處添加進來。當然這個和題主描述的"運動機構"要求不一致。

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至於宏觀上沒有進化出旋轉結構的原因，請參照：
Rotating locomotion in living systems

我簡單概括一下上面網頁中提到一些東西：

1、進化約束性：
進化上任何一個改變都是要在原始藍本的基礎上。一個蛋白質要變換功能或形狀相對容易，一個鹼基突變就能使它完全變成另外一個東西。更為複雜的結構，比如上述細菌鞭毛的例子中，它的基座部分結構被認為是從原先細菌用於注射毒素到其他細胞的結構變化來的。也就是說，所有的基本組成部分都是拿原來的東西改改就能用的。
恐龍的前肢長出羽毛就可以稍作滑翔，形狀加以變化就可以進一步自主飛行；而組成輪子或者螺旋槳的各個部分進化「成本」太高，原本的生物結構中沒有，即使它們再方便，性價比太低。

2、發育和解剖上的限制：
和任何形式的、已存在的生物的關節不同，輪子作為一個單獨的零件，不可能自身發育出來，因為它與整個旋轉裝置是沒有接觸的，而沒有任何已知的多細胞生物能夠發育出與身體其他部位完全無接觸的單獨器官，因為所有活組織都需要循環系統或其他一些形式實現新陳代謝。當然可以用指甲一樣的死組織去做輪子，可是沒這個初始設計是無法從頭進化出這麼個玩意兒的，參見1。

3、能量轉換和傳動問題：
目前的人造輪子大部分由發動機驅動，而生物體的各種運動的動能基本由骨骼肌消耗食物中的化學能來轉換。而肌肉發揮作用需要它自身連接到發生相對運動的兩個結構上。這就造成了肌肉無法以有效率的方式驅動「生物輪」。

4、運動能力力問題：
這個不需要受力分析也可以感覺到，車子會陷進去的地方你自己也許就能走過去，不光是出力區別，你的四肢也不會「打滑」，而輪子會。所以比起肢體，輪子過爛路更費力，越野的能力更弱，這就決定了在沒有鋪裝路面的前提下，輪子更不好使，沒有進化優勢。如果輪子好使，現在人們發明四足兩足機器人作甚。這一點 @ 周航星也提到了。
還有一點，獨輪車之外所有的輪狀結構的運動裝置，都有所謂的轉彎半徑，這個也限制了這一方式的靈活性。

5、如果四肢變成了輪子，你如何去抓東西、製造工具和擁抱你的愛人呢？

總結一下就是，在大部分時間走爛路的情況下，咱們沒有這個條件也沒這個必要用輪子啊…

旋轉翼和翅膀之間的解釋也類似。

這裡有個類似的討論大家可以觀摩一下
http://biology.stackexchange.com/questions/7932/why-are-there-no-wheeled-animals

首次在自然界發現昆蟲「機械齒輪」

人類的發明早在很久以前就存在於自然界中。根據發表在《科學》期刊上的一篇報告，研究人員發現了一
種能利用齒輪機械原理的昆蟲：昆蟲Issus
coleoptratus的後腿有像機械齒輪那樣相互嚙合併旋轉的互動性齒輪。高速攝像發現，其後腿被稱作轉節的節段上有一個彎曲的狹條，上面有
10-12個輪齒。在向前跳躍之前，飛虱將其一條腿上的輪齒與另外一條腿上的輪齒嚙合以「彎曲」它們的腿。這一動作將該昆蟲的後腿緊緊耦合起來，確保其雙
腿在跳躍過程中能同步移動，且兩腿之間運動的時間差在幾個微妙之內。這項發現表明，曾經被認為是人類的發明的齒輪，實際上早在自然界中演化了出來。

Solidot | 首次在自然界發現昆蟲「機械齒輪」

http://en.wikipedia.org/wiki/Issus_coleoptratus

樓上都在賣萌。或者舉的鞭毛之類的例子全是非常小的尺寸上的。
話說這個問題曾經在微博上看到過：
@蕨代霜蛟：理查德道金斯在推特上的疑問：Why no biological wheels? Because no paved surfaces? Or because nerves blood vessels would get twisted around axles? 為什麼沒有生物可以長出肉體的輪子？因為就算有也沒有鋪平的路面可以在上面行駛、還是因為這樣一來神經和血管將會圍繞軸心而扭結到一起？
底下是討論：
內含子-intron ：說起生物為何沒有輪子，人們往往想到的是機器的「外部器官」如車輪螺旋槳，其實大多數的輪子在機器的內部，即使不運動的機器（相當於固著生活的動物或植物）也少不了輪子，如鐘錶錄音機洗衣機電腦等，甚至步行機的肚子里也還是輪子。心肺這樣的器官讓人來設計幾乎一定是帶輪子的泵，而不是收縮的皮囊。

空管模擬器：輪子還有一個特性是均勻性，強度和結構的均勻性。微小的不均勻會導致嚴重的效率問題，直至完全卡死。自然發育的結構很難保證這一點。即使初始發育能做到，磨損後的修復也很難做到。

空管模擬器：有輪子還得有驅動。如果是直接驅動，就像坐輪椅的人推輪子一樣，效率是很低的。如果像自行車一樣，複雜的傳動機構需要更高強度的部件，生物材質承受不了

@oztiger: 設計目的不同，人類機器有載重要求，效率高的機器未必適合高載荷。更重要的可能是安全，鳥、魚的運動方式讓機器來學，光是金屬疲勞相關安全問題就能把設計否掉。

飛雪之靈：幾年前我還混百度貼吧的時候就回答過…原理很簡單，典型的輪子需要一個軸和一個輪，而輪和軸之間不能有實質性的連接，否則無法持續性轉動。這使得生物的傳統體內物質運輸和操縱模式——導管、血管和神經變的不可能。除非是小尺度下依靠擴散（如鞭毛基盤），或是生物整體變成輪/球狀（風滾草）

胥榮東主任醫師：輪子只能提高速度而不可能像關節這樣靈活行走及搏擊，還有就是輪子無法連接血管供血！

非典型醫生: 因為輪子會磨損，而與軸承分離的角質輪子，不能沒有營養供應。

然後還有人開了腦洞：

金力LiJin：設想，輪生物只是像烏龜那樣代謝很慢的生物，具有甜甜圈外形和堅硬外殼，消化道開口在甜甜圈中孔內測邊沿。車生物以四肢作為懸掛並特化足固定輪生物，足部肌肉配合輪生物中孔的紋理用諧波齒輪方式驅動。在接觸位置分泌粘液，以潤滑、冷卻，粘液成分包含營養組織，輪生物通過攝食粘液維持生存。

然後我自己說一句：

我經常黑蘿蔔漫的設定不科學（蘿蔔廚不要來戰），因為曾經有蘿蔔廚跟我說兩條腿走路是最穩定的，可以跋山涉水云云，我反駁說你知道為了保持平衡你每走一部平衡系統需要動用多少塊肌肉嗎，蘿蔔有這些「無謂」的結構嗎？跑路還是履帶最方便，然後對方說履帶？履帶只能在平地上走！而且很慢！蘿蔔一步跨十米履帶能趕上嗎？

「水泥柏油路」這條回答得很好。進化嘛，一個基本特徵就是適應環境。
原生形態的地表，四肢模式的活動能力幾乎能做到無處不達，而輪不行。
一個佐證就是，挖掘機這種經常工作於原生形態地表的機械，已經「進化」出四肢了：

微觀層面還是有旋轉的例子的。
比較典型的是ATP合成酶。如果你能夠上Youtube的話，其中有很多關於ATP合成酶的動畫，下面是比較典型的兩個。
https://www.youtube.com/watch?v=XI8m6o0gXDY
https://www.youtube.com/watch?v=PjdPTY1wHdQ

下面這個是ATPase（ATP合成酶）的模式圖。

六聚化的F0和Rod區域都會在氫離子濃度差驅動下旋轉起來，產生ATP，有很高的效率。

你當年也有一條連續旋轉的鞭毛

BBC之人體奧秘

碳基生物體的蛋白質強度不夠

在進化的幾億年中，是沒有路的。

小範圍內的蛋白質或者組合是由旋轉結構的
ATP synthase，鞭毛等都有旋轉結構
大範圍來說，旋轉結構的靈活性要差很多
而且進化是有限的，輪子之類的太難客服這個進化障礙
不過也說不定有一天可以出現

這個其實正是體現了進化論的正確，輪子在平地上才有優勢，你認為物種產生的時候，這個世界到處是不收費的高速公路嗎？

直接再進化出一個發動機是不是更爽啊！

其實這種機械結構也有，不過都是微觀的結構，比如一些馬達分子。宏觀的估計在哺乳動物里沒有。可能低端生物會有。生命越低級反而越神奇。

微觀來看是有的，為啥宏觀沒有，因為作為輪軸的基礎——軸承無法進化出來

自然界是有連續旋轉的運動機構的啊，沒有聽說過黑熊滾坡么？

這個道理太簡單了。由於輪子部分相對獨立，生物體上的輪子怎麼供應能量？（就像胎兒需要臍帶與母體連接。如果這個旋轉部件有類似臍帶的東西連接的話，轉起來如何解決纏繞扭動問題？這時的構造就不會比關節更簡單了。）不需要供應的話，生長、磨損又如何處理？其實現有的關節比輪子更適用與生物體。

當然你要說肚子里有個輪子腫摸辦，那不是生物學的問題，歸真理部管。

進化出輪子還得進化出一套剎車系統

好多人關心過這個問題。
同理為什麼沒進化出火箭能力？激光能力？雷達能力？等等。生物體甚至沒有進化出點火能力。

人類演化是個異數，生態圈本來不是這麼玩的。

生物輪子結構複雜。沒法生長變化，修復再生。對複雜地形適應性也不好。極其低效率，生物界才不會無聊進化那玩意兒，別的替代方案（關節足爬行）好用得多。

你以為史前到處是平坦的公路鐵路啊，呵呵。

本人是化學狗，既不是學生物的也不是學相關工科的，所以無法用高深的東西說明事情。只能用一些簡單的例子說明一下吧。

按照題主的意思，這個世界上符合絕大多數能用輪子行走而且只需要簡單的減震系統的地方都是人工製造的平地和道路吧。
我們暫且把帶輪子的東西都看做是像車一樣的東西。暫且先不考慮微觀生物。
除了人工製造的地方，在自然界中，還有許多非常複雜的情況。
那麼我們先只看平地。冰面，比較平坦的乾燥的沙地，泥地等等。很明顯像車這種東西，不換輪胎都會打滑。腿和腳，雖然可能會打滑，但是我們依舊可以走的比較平穩，在小腦沒問題的情況下。
好，考慮不平的地方。這時候需要良好的減震系統。我們姑且把這種情況算上。那麼坑坑窪窪的比較平的地，平緩的山坡，陡峭的山坡（包括有突出的石頭的情況），樹林里等等。很明顯，在第一種情況中，車這種東西會晃動的極其嚴重。再看坡。如果是坡，平緩的還好，陡峭的根本不可能爬上去，尤其還有石頭什麼的…至於樹林子裡面…遙控汽車能行？至於用腿。別忘了無論是二足和四足動物或者六隻及以上的節肢動物，這都是很輕鬆的事情。
然後是人造不平的地方。比如樓梯。輪子哦呵呵呵呵呵（笑）
然後是有柵欄，或者牆，或者落差超過一兩米的地方…輪子君？（笑）
然後淌水過河…？
不舉栗子了。腿這種神奇的（廣義上包括胳膊，鉗子之類）本身擁有良好的加速性能，減震性能，制動性能，變向性能，啊當然還有跳躍性能，早在人發明輪子幾億年前就有的東西。你為啥要進化出來一個完全沒道理的，存在也就幾千年的，本身只會原地不動，只有配合分別獨立的加速，制動，減震，變向，以及完全跟輪子沾不上邊的跳躍系統才能做到跟一條腿一樣的輪子？

至於螺旋槳系統…按照題主的意思只是用來飛行。那我們首先考慮一種折中的情況。我們先考慮飛機。
飛機從簡單看，就是一個推進系統以及升降系統還有轉向系統。前者是通過螺旋槳，甚至於噴氣式發動機完成，後者是固定不動機翼和機翼上一些小的變動完成。有一個結論是科學家得出的，就是採取撲翼當時飛行非常複雜，但是卻是比上述方式節省能量的。由此可見撲翼比不動的翼強很多。
那麼我們深入問題，完全拋棄翅膀。
好了，滿世界都是直升機樣子我可不敢想（笑）。
翅膀本身結合了加速，制動，控制升降，轉向，甚至像直升機那樣懸停（比如蜻蜓，蜂鳥）。我想不明白為何要用螺旋槳。

以及無論是輪子還是螺旋槳，最重要的是旋轉。旋轉這種方式在機械系統中很容易完成，但是在生物中，最具代表性的大型生物中，是不可想像的也是很離譜的選擇。

其他答主也提到了微觀上的東西，但是一我覺得跟陸地以及空中無關，二我覺得沒有代表性。僅僅為個人愚見，各位知友輕噴。

歡迎各位知友的指教與批評（吐舌）

讓讀過書的人來教你，LOL裡面龍龜不就是轉著走的生物。

人類老祖先預料到高速公路會收費

哪來那多水泥柏油路讓你跑啊？