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長頸鹿拉長脖子并非為了樹葉,而是為了爭風(fēng)吃醋

 生態(tài)學(xué)時空 2022-06-12 發(fā)布于上海

為什么長頸鹿的脖子很長?在生物學(xué)的發(fā)展過程中,好幾代生物學(xué)家都對這個問題進(jìn)行過解釋。其中最著名的就是達(dá)爾文和拉馬克之爭了。

在我們的中學(xué)教材中,介紹拉馬克的觀點(diǎn),主要用“用進(jìn)廢退”和“獲得性遺傳”來概括的:因?yàn)楫?dāng)時脖子還不算太長的鹿,要努力進(jìn)食高樹上的葉片,就拉長了脖子,然后這個性狀還可遺傳給后代;而達(dá)爾文則認(rèn)為,長脖子是自然選擇的結(jié)果。在鹿群中,脖子更長的個體,可以覓得高樹上的樹葉,使它們比其他動物,或者是脖子較短的本家族的其他成員更具優(yōu)勢,然后長脖子的性狀就不斷被選擇出來,得以茁壯成長并繁衍生息。也就是說,長脖子是覓食形式自然選擇的直接結(jié)果。達(dá)爾文的進(jìn)化理論,我們也就簡單描述為“適者生存”。然后,長頸鹿,這個地球上最高的哺乳動物,就被作為一個適應(yīng)性進(jìn)化的經(jīng)典例子,出現(xiàn)在我們的教材中。我們的中學(xué)課本,就是這樣介紹達(dá)爾文和拉馬克之爭的,對不對?

但是,近些年來,隨著表型可塑性,還有表觀遺傳學(xué)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)那曾經(jīng)掃進(jìn)垃圾堆的“用進(jìn)廢退”似乎也有其機(jī)制,環(huán)境對表型也有很大的反作用,也就是說,表觀遺傳對子代生物是有影響的,最終就會出現(xiàn)“獲得性遺傳”的現(xiàn)象。當(dāng)然,這是現(xiàn)代分子生物學(xué)發(fā)展的結(jié)果,與拉馬克當(dāng)時的認(rèn)識是截然不同的,不能說拉馬克在兩個世紀(jì)之前就知道了。

但不管是達(dá)爾文還是拉馬克,還是現(xiàn)代達(dá)爾文主義的綜合進(jìn)化論,都是將長頸鹿的長脖子性狀與覓食緊密聯(lián)系在一起的。

現(xiàn)在發(fā)現(xiàn),這種認(rèn)識可能要打破了。一幫中國的科研人員發(fā)現(xiàn),長頸鹿的長脖子,并不是為覓食而生,而是有別的目的,這個目的,呵呵,是為爭風(fēng)吃醋而存的,是雄性長頸鹿求偶競爭的武器,長脖子有助于它們爭取交配權(quán)。不是覓食工具,居然是性選擇工具?

顯然這是值得我們大家好奇的。那我們就來看看,它們長長的脖子,甩動起來的力度究竟有多大。

但脖子越長,受傷的可能性也更大。

因此先發(fā)制人發(fā)動攻擊,用力攻擊對方薄弱的地方,更有可能贏得戰(zhàn)斗。同時,長頸鹿家族作為社會性很強(qiáng)的動物族群,脖子較長的雄性長頸鹿的社會等級相對比較高,有更多與雌性交配的權(quán)利,這也是讓其脖子變長的驅(qū)動力吧??茖W(xué)家們在長期研究長頸鹿行為時就發(fā)現(xiàn)了這個現(xiàn)象:雄性長頸鹿間爭奪雌性配偶時,會用長脖子來戰(zhàn)斗。但是,科學(xué)家們只是觀察到了這個現(xiàn)象,并沒有任何其他方面的證據(jù)。

我們剛才看的那段錄像,你有沒有覺得是一段風(fēng)格非常奇異的戰(zhàn)斗。它們先是并肩而立,打斗從推攘開始,隨著局勢升溫,它們頭逐步擺動到挑戰(zhàn)者的身體上。較長的脖子顯然更容易瞄準(zhǔn),也更容易打到對方脆弱的身體部位。想想看,三米長的脖子和30公斤的頭,這種攻擊造成的傷害,那可能是致命的。

那么科學(xué)家們現(xiàn)在究竟找到了什么新的證據(jù)呢?這個呀,要從中國科學(xué)家找到一種新的化石說起。話說1996年,中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所的研究人員在準(zhǔn)噶爾盆地發(fā)現(xiàn)了一種新物種的化石,然后陸陸續(xù)續(xù)有更多化石發(fā)現(xiàn)。

起初,研究人員在觀察這個不同尋常的頭骨和四個頸椎化石時,并不能理解他們看到了什么。

他們想借助骨骼的比較解剖學(xué),來研究這一性狀的起源,發(fā)現(xiàn)該物種很獨(dú)特,頭部中間有一個圓盤狀骨質(zhì)角,仿佛是在頭上長了一個頭盔,非常適合與競爭對手進(jìn)行撞頭戰(zhàn)斗。這使得研究人員聯(lián)想到了中國神話故事中有復(fù)雜頭飾的獬豸。

關(guān)于獬豸的傳說,也許大多數(shù)人都知道。據(jù)說堯做皇帝的時候,有一種神獸叫獬豸,飼養(yǎng)在宮廷里。這個神獸有一個獨(dú)特的能力,就是能分辨好壞,能辨是非曲直,識別善惡忠奸。如果發(fā)現(xiàn)是奸邪的官員,就會用角把他推倒,然后吃掉。但這個故事其實(shí)一點(diǎn)兒也不精彩,因?yàn)樘磺哿?,對吧?/p>

我們其實(shí)對這個故事本身并不感興趣。當(dāng)時科學(xué)家將該物種命名為獬豸,也許還有其他方面的隱喻??傊@個在中國境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的物種化石,有了一個中國名,這后面顯然就是獬豸的漢語拼音。直到三年前,研究人員用CT掃描這種奇怪的化石物種的內(nèi)耳骨,才意識到這是一種長頸鹿,在分類學(xué)上屬于現(xiàn)代長頸鹿的表親,這可能有助于揭示長頸鹿是如何進(jìn)化的。

同樣是借助骨骼的比較解剖學(xué)來還原這個物種的頸椎模樣,發(fā)現(xiàn)它非常粗壯,而且頭部與頸部之間的關(guān)節(jié)連接是哺乳動物中最復(fù)雜的,這種復(fù)雜的關(guān)節(jié)特別適合高速撞擊,甚至比如今需要頻繁進(jìn)行頭部撞擊的動物,比如說麝牛更有效,可能是歷史上最適合頭部撞擊的脊椎動物。

那么,是什么原因造成了這個長頸鹿的表親發(fā)生激烈競爭呢?研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)是環(huán)境變化的作用。在獬豸生存的1700萬年前,是地球非常溫暖的時期,森林也十分茂密。但隨著青藏高原的隆起,阻擋了印度洋的輸送過來的水汽,那么這個地區(qū)就慢慢變得干燥。

這個說法其實(shí)是得到了多方面的聯(lián)合驗(yàn)證的。例如,通過穩(wěn)定同位素來推測動物食物類型的方法,是很成熟的。那么,對該物種的牙釉質(zhì)進(jìn)行同位素分析,就發(fā)現(xiàn)那個時候,這個已經(jīng)是開闊的草原了。草原,相比于森林環(huán)境,食物是很貧瘠的,這就導(dǎo)致了更大生存壓力,爆發(fā)出激烈的求偶競爭呢也就可想而知了。

那么,類似的這種情況也發(fā)生在其他長頸鹿物種的演化歷程中。約700萬年前,長頸鹿的直系祖先所生活的環(huán)境,東非高原同樣從森林轉(zhuǎn)變?yōu)椴菰?,它們演化出通過擺動頸部,用頭部攻擊對手的方式,使得長頸鹿的頸部在隨后的200萬年間不斷變長。

所以,獬豸與如今的長頸鹿相比,盡管外形差異很大,但卻有著一個共同點(diǎn):都與求偶競爭的打斗有關(guān),并且都朝著極端的方向發(fā)展。一個發(fā)展出頭盔,一個發(fā)展出長脖子,讓頭錘更有力。

現(xiàn)在各位也許有疑問,對食物的競爭與求偶競爭,兩個并不沖突呀,那么究竟哪個才是長頸鹿頸部演化的主要驅(qū)動力呢?

剛才說了,它們生活的環(huán)境已經(jīng)沒有高大的森林了,而是草原,那要長長的脖子干什么?哪怕是現(xiàn)在,長頸鹿生活的地方,也不需要長長的脖子,相反,短脖子還更有優(yōu)勢一些。

以前,科學(xué)家們認(rèn)為,長頸鹿的祖先一定有一些中等長度脖子的過渡物種,但一直也沒有找到。那么,現(xiàn)在如果是為了爭斗,那就是越長越好了,這種發(fā)育更直接,不需分階段發(fā)生。

當(dāng)然,我們也可以看到,上述的這個解釋并非天衣無縫,甚至感覺有些牽強(qiáng)。只可惜,獬豸的化石太少了,我們甚至不知道獬豸究竟存在了多長時間,何時滅絕的,分布地在哪兒。

另外,僅僅根據(jù)化石的結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究也不一定是對的。比如,現(xiàn)代動物里面,亞洲獨(dú)角犀牛就有一只威武雄壯的獨(dú)角,但似乎它們只是用來覓食的,根本就不用于打斗。

另外一個疑問,如果長頸鹿的長脖子與雄性打斗有關(guān),那么雌性為啥有長脖子呢?這個大概有個解釋,雖然雄性和雌性都有長長的脖子,但雄性長頸鹿的脖子會隨著年齡的增長而變長,而雌性長頸鹿則不會。

那還有一個問題,為啥長頸鹿的四肢也發(fā)育得這么長呢?要知道,因?yàn)橛虚L長的脖子,它們都不能發(fā)出聲音了,因?yàn)檫@個長長的四肢,喝水非常費(fèi)勁,你們看看,這幾乎是一個半劈叉的狀態(tài)。

有這么多疑問,所以,如果要我來評價這篇文章的話,我覺得它其實(shí)并沒有解決有關(guān)長頸鹿長脖子的爭議。但的確提示人們,讓我們不要忽視進(jìn)化中性選擇的作用,而且可能是主要的作用。那么,長頸鹿能夠夠到樹頂?shù)娜~子,這可能是長脖子進(jìn)化附帶的好處,而不是驅(qū)動力。

在進(jìn)化生物學(xué)中,動物器官的極端進(jìn)化,比如我們這里所探討的長頸鹿脖子的過分伸長,其作用究竟是什么?為啥要發(fā)育出這種超越其他物種的特殊器官,一直存在多種爭議。另外還有一個類似的動物器官的極端進(jìn)化,那就是大象的鼻子。我們下次找個機(jī)會探討一下。

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