奇怪的化石揭開了長頸鹿的進化之謎

查爾斯·達爾文提出了“competing browsers”假說，這基本上是說，長頸鹿之所以進化，是因為它們能使長頸鹿接觸到競爭對手無法接觸的食物。這是有道理的，但這真的是事實嗎？

根據中國科學院（CAS）古脊椎動物與古人類研究所（IVPP）的研究人員領導的一項新研究，一種奇怪的早期長頸鹿化石揭示了長頸鹿進化的關鍵驅動力。

該研究于2022年6月2日發表在《科學》雜志上。

長頸鹿的長頸是如何進化的，長期以來一直是一個進化之謎。盡管對長頸鹿頸部伸長的過程一直有不同的看法，但科學家們從未懷疑過頸部伸長的動力是高葉。

然而，隨著對長頸鹿行為觀察的增加，科學家們開始意識到，長頸鹿優雅的長頸實際上是雄性求偶競爭中的一種“武器”，這可能是長頸鹿進化之謎的關鍵所在。

具體來說，長頸鹿用它們兩到三米長的擺動的脖子來投擲它們沉重的頭骨--配備有小骨和骨瘤--來攻擊競爭對手的薄弱部位。因此，脖子越長，對對手的傷害就越大。

IVPP研究人員和他們的合作者對獬豸盤角鹿（Discokeryx xiezhi）進行了研究，這是一種奇怪的早期長頸鹿類。這項研究有助于了解長頸鹿的長脖子是如何進化的，也有助于了解求偶斗爭和喂養壓力的廣泛結合。事實上，雄性長頸鹿的脖子大小與社會等級制度直接相關，求偶競爭是長頸鹿進化的動力。

本研究中的化石是在新疆準噶爾盆地北緣約1700萬年前的中新世早期地層中發現的。一個完整的頭骨和四個頸椎是這次發現的一部分。

該研究的通訊作者、IVPP的鄧濤教授說：“獬豸盤角鹿在哺乳動物中具有許多獨特的特征，包括在其頭部中間發展出一個盤狀的大骨。”鄧濤說，這個單一的骨盤類似于獬豸，是中國古代神話中的一種獨角麒麟，因此該化石被命名為獬豸。

根據研究人員的說法，獬豸的頸椎非常粗壯，在所有哺乳動物中，它的頭和頸部以及頸椎之間有最復雜的關節。研究小組證明，獬豸盤角鹿的頭骨和頸椎之間的復雜關節特別適合于高速的頭對頭撞擊。他們發現這種結構比現存的動物，如麝牛，適應于頭部撞擊的結構要有效得多。事實上，獬豸盤角鹿可能是有史以來最適應頭部撞擊的脊椎動物。

“活著的長頸鹿和獬豸盤角鹿都屬于長頸鹿科，一個超科。盡管它們的頭骨和頸部形態差別很大，但都與雄性的求愛斗爭有關，而且都朝著極端的方向進化，”該研究的第一作者王世騏說。

研究小組比較了幾組反芻動物的角的形態，包括長頸鹿、牛、綿羊、鹿和長角鹿。他們發現，長頸鹿的角的多樣性要比其他群體大得多，在形態上有極端差異的趨勢，從而表明長頸鹿的求愛斗爭比其他反芻動物更加激烈和多樣。

研究小組進一步分析了獬豸盤角鹿的生態環境和它所占據的生態位。當時地球處于一個溫暖的時期，普遍森林茂密，但獬豸盤角鹿生活的新疆地區比其他地區要干燥一些，因為南部的青藏高原一直在急劇上升，從而阻礙了水蒸氣的轉移。

該研究的另一位通訊作者孟津說：“牙釉質的穩定同位素表明，獬豸盤角鹿生活在開闊的草地上，并且可能有季節性遷移。對于當時的動物來說，草原環境比森林環境更貧瘠，更不舒適。獬豸盤角鹿的暴力戰斗行為可能與環境造成的生存相關壓力有關。”

在長頸鹿屬出現的初期，也存在著類似的環境。大約700萬年前，東非高原也從森林環境變成了開闊的草原，長頸鹿的直接祖先不得不適應新的變化。有可能在這一時期的長頸鹿祖先中，交配的雄性發展出一種通過擺動脖子和頭部來攻擊競爭對手的方式。因此，在性選擇的支持下，這種極端的斗爭導致了長頸鹿的脖子在200萬年的時間里迅速伸長，成為現存的長頸鹿屬。

基于這種伸長，長頸鹿非常適合以高葉為食的生態位。然而，它們的生態位必然不如牛科和鹿科動物那樣安全。因此，長頸鹿的邊緣生態位可能促進了極端的種內求偶競爭，而這又可能促進了極端的形態進化。