長頸鹿頸部長?長頸鹿的脖子為什麼那麼長？這既是孩子“十萬個為什麼”裡的經典問題，也是演化生物學史上的一個旗幟性論題，我來為大家講解一下關于長頸鹿頸部長?跟着小編一起來看一看吧!

長頸鹿頸部長

長頸鹿的脖子為什麼那麼長？這既是孩子“十萬個為什麼”裡的經典問題，也是演化生物學史上的一個旗幟性論題。

人們普遍相信，長脖子與獲取高處食物有關。但部分科學家卻始終抱有另一種猜想：長脖子是為了找“老婆”。隻不過，他們一直苦于證據不足。

近日，《科學》發表了一項由中國科學院古脊椎動物與古人類研究所（以下簡稱古脊椎所）主導的研究，以全新的發現沖擊了這一問題原有的答案。

這個故事還得從一頭來自新疆準噶爾盆地的“怪獸”說起。

“怪獸！怪獸！”

1996年，新疆烏倫古河流域富蘊縣與福海縣交界處的一個小山梁上，響起了古脊椎所客座研究員孟津的陣陣驚呼聲。

和他一同在那裡進行古生物科考的古脊椎所研究員葉捷和吳文裕聞訊從正在測量的化石坡面往上爬。一見到那具化石時，他們也愣住了。

這是一件大型反刍動物的腦顱化石，腦顱骨壁異常厚實。最為奇特的是，其腦袋頂上長着一個巨大的圓盤，完全覆蓋了頭頂，就像一頂帽子。之前，他們從未見過這樣的“角”。

不僅如此，研究人員進一步觀察發現，它的頸椎異常粗壯，具有非常複雜的頭頸和頸間關節。在之後的考察中，研究人員在同期地層中陸續發現了幾十件同類标本。他們傾向于這是為了适應劇烈碰撞行為而産生的結構，因此推測“怪獸”也許和牛科動物比較接近。

此後20多年，古脊椎所許多研究人員都見過這些标本，卻始終沒人能鑒定距今1700萬年的“怪獸”的分類學屬性。

直到2015年，葉捷把捂在手裡的寶貝似的化石交給了年輕的王世骐，“怪獸”的身世之謎才最終被揭開。

借助高分辨率的CT掃描和三維重建技術，古脊椎所研究員、論文第一作者王世骐抓住了内耳這個重要結構。

近年來，他與來自歐洲的研究團隊合作，獲取了大量牛科、鹿科、麝科和長頸鹿科動物化石的内耳結構信息，發現這一結構是有明确的系統發育意義的。因此，内耳的形态在反刍動物的分類中可以起到關鍵的判别作用。

“我們發現，‘怪獸’的内耳與之前認為的最有可能的牛科截然不同，與鹿科、麝科等也不同，反而與現生的長頸鹿在關鍵特征上是一緻的。”王世骐說。

這一發現讓研究團隊豁然開朗。過去，在牛科、鹿科和叉角羚科中，從來沒有過從頂骨中心生長的獨角，但長頸鹿的角卻可以長在那裡。甚至在化石長頸鹿中，曾有一種非洲早中新世發現的原利比亞獸，就是在頂骨中心生長出了一個掌狀的大角，與“怪獸”已經很接近。

研究團隊終于确定，“怪獸”就是早期長頸鹿類群，并将其命名為獬豸盤角鹿。

史上最适合碰撞的動物

獬豸盤角鹿在腦顱之後聯接着四節異常粗大的頸椎，頸椎與頭骨之間，除了正常的轉動功能，還發育了一個異常增大的限位關節，其後的各頸椎之間也發育了一些附加的限位關節。這樣的結構讓王世骐不禁聯想到，獬豸盤角鹿可能具有非常激烈的頭對頭的碰撞行為。

這時，有着生物力學研究背景的他充分發揮自己的優勢。研究團隊利用有限元力學模拟證實了這些結構特征對于維持碰撞中的穩定性不可或缺，對避免頸部折斷十分必要。

“我們對比發現，盤角鹿在頭對頭碰撞中的力學性能比麝牛、盤羊這些現生動物還要強，它很可能是生物演化史上最适合碰撞的動物。”這一奇觀讓王世骐興奮異常。

除了盤角鹿，研究團隊還把視野擴展到了整個長頸鹿家族。根據各種長頸鹿化石的記錄，他們梳理發現，家族成員們的角長得五花八門，多樣化程度遠高于現生牛科和鹿科動物。

“角的不同形态代表了雄性不同的打鬥方式，長頸鹿類多樣化的角的形态，則反映出它們在演化中産生了非常多樣的雄性打鬥方式。”王世骐告訴《中國科學報》。

動物間的碰撞是一種極端的雄性間求偶競争行為，在哺乳動物的演化中，這種激烈鬥争無外乎是為了獲得雌性的青睐。他解釋，無論是異常粗壯的頸椎和非常複雜的頭頸關節，還是多樣化的角的形态，長頸鹿家族演化出的這些極端的鬥争武器，都是為了使雄性能夠赢得交配權，從而使它們的基因得以留傳。

研究到這一階段，也進入了最激動人心的部分。衆所周知，現生雄性長頸鹿在求偶鬥争中會甩動長脖子，用頭部打擊對手，如同使用流星錘的武士，頸部越長，打擊對手就越有效。會不會從一開始，長頸鹿演化出長脖子的形态就是求偶競争的結果？

先食後性，還是先性後食

長頸鹿是非洲稀樹草原的旗艦物種，其脖子總長度可達2.5米，在動物界獨樹一幟。長頸鹿究竟如何演化出超長的頸部，早在拉馬克和達爾文時期，學者們就對此争執不下。

古脊椎所研究員、通訊作者之一鄧濤介紹，拉馬克認為，長頸鹿是為了努力獲取高處的食物，所以脖子才會變長，這是“用進廢退”理論。達爾文則是用“自然選擇”來解釋。長頸鹿的後代中偶然出現了長脖子成員，它們因為能獲取更多的食物，而在生存競争中留下了更多後代，也使得這種基因得以長久遺傳。

兩種理論雖然對長脖子的演化過程和驅動力的解釋不同，但有一點卻是相同的，那就是都與取食行為密切相關。

直到1996年，國外學者Robert Simmons和Lue Scheepers發表了一項重要成果。鄧濤介紹，他們觀察發現，長頸鹿取食的高度并不是很高，往往不超過2米，如果僅僅為了取食，似乎沒有必要長出這麼長的脖子。

不僅如此，與雌性不同，雄性長頸鹿的頭頸部重量随年齡始終在增長，而且，雄性的頸部大小還與社會等級直接相關。作者認為，這就是一種強烈的指向，長頸鹿如此特殊的頭頸形态其實是和雌性的選擇有關。這種演化動力也就是達爾文所說的“性選擇”。

那麼，長頸鹿長脖子演化的動力究竟是食還是性？更準确地說，是先食後性，還是先性後食？“在沒有化石證據的年代，這一問題并沒有确切結論，且自然選擇一直占據上風。”鄧濤表示。

獬豸盤角鹿的發現對演化生物學界是個巨大的驚喜。它和其他化石長頸鹿從實證層面作出解釋——為了求偶而長出極端的鬥争武器，很可能是刻在長頸鹿家族基因裡的。

最終，研究團隊講述了這樣一個故事：早期的長頸鹿本來身體就比較高大，由于性選擇的加持，發展出利用甩動脖子和頭部攻擊競争對手的方式，使得頸部迅速變長，而這也讓它們占領了取食高處樹葉這樣一個相對邊緣化但回報頗豐的生态位。這種生态定位決定了它們的演化道路更加艱難，導緻種内的求偶競争加劇，而極端求偶競争又進一步促進了極端的形态演化，并使得它們在自然曆史的滾滾長河之中曆經艱辛，生存至今……

這個故事雖然不盡完美，但它成功說服了學界同行。審稿人在其審稿意見中表示，這是一項全面且令人印象深刻的研究，會引起多個不同領域的科學家和普通公衆的興趣。它用大量的技術手段，确保最準确地描述新的分類單元。基于化石證據和充分的論證，表明一種新的長頸鹿物種對其戰鬥模式表現出了獨特的形态适應能力，并把這種形态武器與性選擇聯系在一起。在某種程度上，這項研究可能成為未來長頸鹿類研究的關鍵。

記者 胡珉琦

來源： 中國科學報

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