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长颈鹿拉长脖子并非为了树叶,而是为了争风吃醋

 生态学时空 2022-06-12 发布于上海

为什么长颈鹿的脖子很长?在生物学的发展过程中,好几代生物学家都对这个问题进行过解释。其中最著名的就是达尔文和拉马克之争了。

在我们的中学教材中,介绍拉马克的观点,主要用“用进废退”和“获得性遗传”来概括的:因为当时脖子还不算太长的鹿,要努力进食高树上的叶片,就拉长了脖子,然后这个性状还可遗传给后代;而达尔文则认为,长脖子是自然选择的结果。在鹿群中,脖子更长的个体,可以觅得高树上的树叶,使它们比其他动物,或者是脖子较短的本家族的其他成员更具优势,然后长脖子的性状就不断被选择出来,得以茁壮成长并繁衍生息。也就是说,长脖子是觅食形式自然选择的直接结果。达尔文的进化理论,我们也就简单描述为“适者生存”。然后,长颈鹿,这个地球上最高的哺乳动物,就被作为一个适应性进化的经典例子,出现在我们的教材中。我们的中学课本,就是这样介绍达尔文和拉马克之争的,对不对?

但是,近些年来,随着表型可塑性,还有表观遗传学的发展,人们发现那曾经扫进垃圾堆的“用进废退”似乎也有其机制,环境对表型也有很大的反作用,也就是说,表观遗传对子代生物是有影响的,最终就会出现“获得性遗传”的现象。当然,这是现代分子生物学发展的结果,与拉马克当时的认识是截然不同的,不能说拉马克在两个世纪之前就知道了。

但不管是达尔文还是拉马克,还是现代达尔文主义的综合进化论,都是将长颈鹿的长脖子性状与觅食紧密联系在一起的。

现在发现,这种认识可能要打破了。一帮中国的科研人员发现,长颈鹿的长脖子,并不是为觅食而生,而是有别的目的,这个目的,呵呵,是为争风吃醋而存的,是雄性长颈鹿求偶竞争的武器,长脖子有助于它们争取交配权。不是觅食工具,居然是性选择工具?

显然这是值得我们大家好奇的。那我们就来看看,它们长长的脖子,甩动起来的力度究竟有多大。

但脖子越长,受伤的可能性也更大。

因此先发制人发动攻击,用力攻击对方薄弱的地方,更有可能赢得战斗。同时,长颈鹿家族作为社会性很强的动物族群,脖子较长的雄性长颈鹿的社会等级相对比较高,有更多与雌性交配的权利,这也是让其脖子变长的驱动力吧。科学家们在长期研究长颈鹿行为时就发现了这个现象:雄性长颈鹿间争夺雌性配偶时,会用长脖子来战斗。但是,科学家们只是观察到了这个现象,并没有任何其他方面的证据。

我们刚才看的那段录像,你有没有觉得是一段风格非常奇异的战斗。它们先是并肩而立,打斗从推攘开始,随着局势升温,它们头逐步摆动到挑战者的身体上。较长的脖子显然更容易瞄准,也更容易打到对方脆弱的身体部位。想想看,三米长的脖子和30公斤的头,这种攻击造成的伤害,那可能是致命的。

那么科学家们现在究竟找到了什么新的证据呢?这个呀,要从中国科学家找到一种新的化石说起。话说1996年,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的研究人员在准噶尔盆地发现了一种新物种的化石,然后陆陆续续有更多化石发现。

起初,研究人员在观察这个不同寻常的头骨和四个颈椎化石时,并不能理解他们看到了什么。

他们想借助骨骼的比较解剖学,来研究这一性状的起源,发现该物种很独特,头部中间有一个圆盘状骨质角,仿佛是在头上长了一个头盔,非常适合与竞争对手进行撞头战斗。这使得研究人员联想到了中国神话故事中有复杂头饰的獬豸。

关于獬豸的传说,也许大多数人都知道。据说尧做皇帝的时候,有一种神兽叫獬豸,饲养在宫廷里。这个神兽有一个独特的能力,就是能分辨好坏,能辨是非曲直,识别善恶忠奸。如果发现是奸邪的官员,就会用角把他推倒,然后吃掉。但这个故事其实一点儿也不精彩,因为太不曲折了,对吧?

我们其实对这个故事本身并不感兴趣。当时科学家将该物种命名为獬豸,也许还有其他方面的隐喻。总之,这个在中国境内发现的物种化石,有了一个中国名,这后面显然就是獬豸的汉语拼音。直到三年前,研究人员用CT扫描这种奇怪的化石物种的内耳骨,才意识到这是一种长颈鹿,在分类学上属于现代长颈鹿的表亲,这可能有助于揭示长颈鹿是如何进化的。

同样是借助骨骼的比较解剖学来还原这个物种的颈椎模样,发现它非常粗壮,而且头部与颈部之间的关节连接是哺乳动物中最复杂的,这种复杂的关节特别适合高速撞击,甚至比如今需要频繁进行头部撞击的动物,比如说麝牛更有效,可能是历史上最适合头部撞击的脊椎动物。

那么,是什么原因造成了这个长颈鹿的表亲发生激烈竞争呢?研究团队发现是环境变化的作用。在獬豸生存的1700万年前,是地球非常温暖的时期,森林也十分茂密。但随着青藏高原的隆起,阻挡了印度洋的输送过来的水汽,那么这个地区就慢慢变得干燥。

这个说法其实是得到了多方面的联合验证的。例如,通过稳定同位素来推测动物食物类型的方法,是很成熟的。那么,对该物种的牙釉质进行同位素分析,就发现那个时候,这个已经是开阔的草原了。草原,相比于森林环境,食物是很贫瘠的,这就导致了更大生存压力,爆发出激烈的求偶竞争呢也就可想而知了。

那么,类似的这种情况也发生在其他长颈鹿物种的演化历程中。约700万年前,长颈鹿的直系祖先所生活的环境,东非高原同样从森林转变为草原,它们演化出通过摆动颈部,用头部攻击对手的方式,使得长颈鹿的颈部在随后的200万年间不断变长。

所以,獬豸与如今的长颈鹿相比,尽管外形差异很大,但却有着一个共同点:都与求偶竞争的打斗有关,并且都朝着极端的方向发展。一个发展出头盔,一个发展出长脖子,让头锤更有力。

现在各位也许有疑问,对食物的竞争与求偶竞争,两个并不冲突呀,那么究竟哪个才是长颈鹿颈部演化的主要驱动力呢?

刚才说了,它们生活的环境已经没有高大的森林了,而是草原,那要长长的脖子干什么?哪怕是现在,长颈鹿生活的地方,也不需要长长的脖子,相反,短脖子还更有优势一些。

以前,科学家们认为,长颈鹿的祖先一定有一些中等长度脖子的过渡物种,但一直也没有找到。那么,现在如果是为了争斗,那就是越长越好了,这种发育更直接,不需分阶段发生。

当然,我们也可以看到,上述的这个解释并非天衣无缝,甚至感觉有些牵强。只可惜,獬豸的化石太少了,我们甚至不知道獬豸究竟存在了多长时间,何时灭绝的,分布地在哪儿。

另外,仅仅根据化石的结构进行研究也不一定是对的。比如,现代动物里面,亚洲独角犀牛就有一只威武雄壮的独角,但似乎它们只是用来觅食的,根本就不用于打斗。

另外一个疑问,如果长颈鹿的长脖子与雄性打斗有关,那么雌性为啥有长脖子呢?这个大概有个解释,虽然雄性和雌性都有长长的脖子,但雄性长颈鹿的脖子会随着年龄的增长而变长,而雌性长颈鹿则不会。

那还有一个问题,为啥长颈鹿的四肢也发育得这么长呢?要知道,因为有长长的脖子,它们都不能发出声音了,因为这个长长的四肢,喝水非常费劲,你们看看,这几乎是一个半劈叉的状态。

有这么多疑问,所以,如果要我来评价这篇文章的话,我觉得它其实并没有解决有关长颈鹿长脖子的争议。但的确提示人们,让我们不要忽视进化中性选择的作用,而且可能是主要的作用。那么,长颈鹿能够够到树顶的叶子,这可能是长脖子进化附带的好处,而不是驱动力。

在进化生物学中,动物器官的极端进化,比如我们这里所探讨的长颈鹿脖子的过分伸长,其作用究竟是什么?为啥要发育出这种超越其他物种的特殊器官,一直存在多种争议。另外还有一个类似的动物器官的极端进化,那就是大象的鼻子。我们下次找个机会探讨一下。

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