改寫教科書:長頸鹿的長脖子,不是為了吃樹葉?
自從達爾文的《物種起源》發表后,長頸鹿的長脖子就被認為是適應性進化的突出案例因為那些能吃高葉子,脖子長的個體,被大自然選擇了生存下來,它們的顯性性狀遺傳給了后代,所以進化一直在向脖子更長的方向進行,就像我們在學校學的那樣
但并不是所有人都支持這個觀點畢竟長頸鹿吃高葉子有一個明顯的代價,就是要把血泵到心臟以上兩三米的地方如此高的血壓對動物的生存也是一種挑戰此外,以前的研究表明,在食物競爭壓力大的環境中,長頸鹿傾向于在較低的地方覓食,較高的個體在干旱中存活的可能性較小
那么當潮濕的熱帶雨林慢慢變成干燥的稀樹草原時,從高處獲取食物作為進化的動力會不會不足呢。
現在,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所的一個團隊從長頸鹿的一個古老親戚那里找到了另一種解釋:長脖子可能有助于雄性在配偶爭奪戰中獲得優勢換句話說,可能是性選擇生了更長的脖子
這個怪物哪里像長頸鹿了。
1996年,中國科學院古脊椎動物研究所的科學家在準噶爾盆地北緣發現了一個奇妙的化石,一個早中新世地層,并稱之為怪物。
那塊化石來自大約1690萬年前的大型反芻動物它的顱骨骨壁非常厚,頭頂覆蓋著一個巨大的圓盤在頭骨旁邊,科學家還發現了四塊頸椎骨,也很厚此外,它的頭部與頸椎之間,頸椎與頸椎之間的關節明顯比其他哺乳動物更復雜,關節面也更大
研究人員覺得如此堅固的頭頸結構可能有助于應對激烈的碰撞,因此怪物應該是一種需要通過猛烈撞擊頭部來進行戰斗的動物,并懷疑它是一些牛類動物通過碰撞來求愛的古代親戚可是,由于化石形態過于特殊,科學家們暫時無法確定其身份
A—H是動物內耳丟失的骨頭a是科學家研究的化石怪物,B是活長頸鹿,C是獐
在接下來的20年里,古生物學家在類似的地方多次發現類似的動物化石直到有一天,在使用CT掃描頭骨結構時,科學家們注意到怪物的骨頭丟失了,也就是動物內耳堅硬的骨殼科學家們3D重建了化石中骨迷路的形狀,發現其形狀明顯不同于麝牛,叉角羚和一些鹿類動物,而更類似于長頸鹿和狍子
Kyou,屬于長頸鹿科,是長頸鹿迄今為止唯一沒有滅絕的近親化石耳朵中的一小部分給了科學家一個強烈的信號,他們發現的化石怪物可能來自長頸鹿超家族
霍加皮
至此,一些曾經不可理解的事情開始變得合理比如頂骨上長了一個像頭盔一樣的圓盤狀大角在已知的牛,叉角羚和鹿身上很難看到這樣的結構,它們的角都在額骨上,活著的長頸鹿的角長在頂骨,長頸鹿家族中已經滅絕的Sivatherium也是如此
長頸鹿的角很特別,叫皮骨角,是一種被皮膚包裹的骨骼結構可是,科學家在化石怪物的盤狀角上發現了不連續的骨組織科學家認為這意味著化石怪物的角可能被皮膚覆蓋,就像長頸鹿的皮骨一樣
化石物種示意圖
相繼發現的相似之處讓研究小組越來越確信這一化石物種與長頸鹿的親緣關系可是,那些生活在大約1700萬年前的怪物可能并沒有進化出超長的脖子
獨一無二的頭部殺手。
科學家將這種怪物命名為盤角鹿馬是中國古代神話中的神獸,頭上長著尖角兩個人打架的時候,它會用它的角撞到錯誤的一邊,所以它也是公正執法的象征
論清代的官服
但是,僅僅觀察圓盤狀的大角,厚實的頭骨,厚實的頸椎就足以判斷一種動物擅長頭部撞擊為了證實這一點,研究小組還進行了物理模擬實驗,以評估玳瑁鹿的身體結構適應能力有多強
如果你還記得上面提到的,這種化石物種的頭頸關節和肋間關節比其他哺乳動物更復雜在頭部和頸部之間,它有附加關節,在頸椎和頸椎之間,它也有附加關節科學家需要做的是在模型中加入或減去小鹿的一些獨特關節,觀察這些關節的存在是否會讓動物更適合頭部撞擊
研究人員發現,在去除頭頸部的附加關節后,模型在高速頭部撞擊時的沖擊力會導致頭部與第一頸椎—寰椎之間的枕骨關節發生非常嚴重的屈曲,旋轉角度甚至可以達到54.7°通常,這意味著折斷你的脖子
頭頸部關節屈曲
但如果將寰枕關節的旋轉角度限制在5°以內,在不增加額外關節的模型中,各骨的峰值應變能會明顯增加,尤其是對寰椎,骨損傷的風險會大大增加也就是說,馬鹿頭部和頸部之間的額外關節可能會減少它們在沖擊中的損傷,防止它們的頸部折斷
此外,科學家們在現有的麝牛,綿羊和巖羊物種中找到了一些擅長撞頭的玩家,并在模擬實驗中與格魯盤角鹿進行了比較結果發現,與所有對手相比,玳瑁鹿對高速頭部撞擊的適應能力更強,或者說在撞擊中受到的保護更大
科學家認為,這可以作為長頸鹿化石親戚間雄性競爭求偶的證據更何況激烈的爭奪配偶可以成為動物進化的動力,盤狀的大角和復雜的頭頸關節,肋間關節都可能是性選擇的結果
你是怎么長脖子的。
現在長頸鹿也很會打架在非洲的草原上,它們可以用力揮動兩米左右長的脖子,或者用一對皮骨犄角刺向對手那么,他們的脖子會是性選擇的結果嗎
研究人員提到,長頸鹿的長頸可能出現在大約500萬年前的上新世早期大約700萬年前,東非的森林開始被稀樹草原取代,長頸鹿的祖先慢慢失去了曾經享有的優良環境,競爭壓力逐漸增大本來一些高大的個體,在這樣的特殊時期,可能會得到猛撞脖子攻擊競爭對手的極端策略
在性選擇下,高個子長頸鹿有更好的機會把基因傳給下一代科學家推測,可能就是通過這種方式,它們在大約200萬年的時間里進化成了長頸鹿
據科學家分析,馬蘇盤角鹿可能生活在氣候相對干燥的開闊草原上雖然那個時期全球溫暖,森林分布廣泛,但在它們所在的新疆,青藏高原的隆升阻擋了水汽的傳輸,使得格魯盤角鹿的生活區域變得相對干旱高速撞頭的打斗行為也可能是環境壓力造成的
玳瑁鹿有一個大的盤狀角和一個特殊的頭頸關節,以在求偶斗爭中拯救自己,現在生長頸鹿得到了一個拉長的脖子,脖子越長,對對手造成的傷害就越強他們背后的故事或許也是如此
那么,長頸鹿的長脖子真的和吃高葉沒有關系嗎在種間競爭中,如果能獲得高食物,自然能占據不同于其他物種的生態位但在研究小組看來,它們受性選擇的驅動,以獲得以高葉子為食的優勢
這種優勢也加劇了種內競爭,使頸向更長的趨勢進化。
原始紙張:
參考資料:
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