科学探索|长颈鹿脖子为什么这么长?中国科学家最新《科学》揭晓全新答案

超过2米长的颈部构成了长颈鹿最突出的特征,也让它们成为今天地球上最高大的动物 。那么,这个全世界独一无二的脖子是怎么演出而来的?今天,在一项发表于《科学》杂志的研究中,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(IVPP)的研究团队从一种奇特的长颈鹿祖先中,发现了长颈鹿颈部演化的全新证据 。研究指出,雄性的求偶竞争是长颈鹿颈部演化的重要驱动力 。

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对于这个问题,最著名的论战来自拉马克与达尔文 。我们知道,拉马克曾提出了“用进废退”和“获得性遗传”的假说:根据前者,长颈鹿进食树木顶端的叶片,需要不断使用脖子,因此颈部变得更长;而根据后者,这些新的性状有可能遗传给后代,使得长脖子成为普遍性状 。
达尔文则根据适应性演化的观点反驳道,长颈鹿的长脖子是自然选择的结果:在非洲大草原的林地中,拥有更长颈部的长颈鹿能摄取树木顶端的叶片,因此在生存竞争中更具优势,这样的性状也更有可能遗传下来 。
达尔文为长脖子的来源提供了完整的解释,但这个问题并没有盖棺定论 。此后,也有科学家提出了其他的观点:长脖子其实是雄性长颈鹿求偶竞争的武器,有助于争取交配权 。
根据这个假说,雄性长颈鹿在求偶竞争时,会用它们长有骨质角的头骨重重地砸向对手脖子的薄弱部位 。在这个过程中,长脖子的摆动就如同是流星锤的铁链,可以让头部的撞击拥有更大的动能 。简单来说,脖子越长,对对手造成的伤害就越大 。
求偶竞争的假说虽然有趣,但如何验证这个假说,成为一项巨大的挑战 。在最新论文中,研究团队从一个早期长颈鹿物种身上找到了关键线索 。
【科学探索|长颈鹿脖子为什么这么长?中国科学家最新《科学》揭晓全新答案】邓涛研究员团队研究的,是一个首次发现的奇特物种:Discokeryx xiezhi 。D 。xiezhi与现今的长颈鹿同属于长颈鹿总科 。这枚化石出土于新疆准噶尔盆地北缘,生活在距今约1700万年 。保存完好的头骨和4节颈椎,使得科学家可以借助骨骼的比较解剖学,研究这一性状的起源 。

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D 。xiezhi拥有一系列独特的特征,尤其是头部中间的圆盘状骨质角,仿佛是在头上长了一枚头盔 。这个物种也得名于此:獬豸(xiezhi)是中国古代神话中的独角生物 。
这个物种的颈椎非常粗壮,而且其头部与颈部之间的关节连接是哺乳动物中最复杂的 。研究团队对骨骼化石的研究表明,这种复杂的关节特别适合高速撞击,甚至比今天需要频繁进行头部撞击的动物(例如麝牛)更有效 。综合骨质角与关节特征,作者认为,D 。xiezhi可能是历史上最适合头部撞击的脊椎动物 。

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是什么原因造成了这个物种的激烈竞争?研究团队发现环境在其中起到了关键作用 。
在D 。xiezhi生存的1700万年前,地球非常温暖,因此森林整体十分茂密 。但当时青藏高原已经隆起,阻挡了印度洋的水汽向北方输送,因此D 。xiezhi所处的地区较为干燥 。
这一点也得到了同位素研究的证实 。稳定同位素可以帮助我们推测出动物当时的食物类型 。对D 。xiezhi牙釉质的同位素分析显示,它们生活在开阔的草原上 。相比于食物充足的森林环境,草原更加贫瘠,因此D 。xiezhi面临着更大的生存压力 。这可能解释了它们激烈的求偶竞争 。