改写教科书:长颈鹿的长脖子,不是为了吃树叶?
自从达尔文的《物种起源》发表后,长颈鹿的长脖子就被认为是适应性进化的突出案例因为那些能吃高叶子,脖子长的个体,被大自然选择了生存下来,它们的显性性状遗传给了后代,所以进化一直在向脖子更长的方向进行,就像我们在学校学的那样
但并不是所有人都支持这个观点毕竟长颈鹿吃高叶子有一个明显的代价,就是要把血泵到心脏以上两三米的地方如此高的血压对动物的生存也是一种挑战此外,以前的研究表明,在食物竞争压力大的环境中,长颈鹿倾向于在较低的地方觅食,较高的个体在干旱中存活的可能性较小
那么当潮湿的热带雨林慢慢变成干燥的稀树草原时,从高处获取食物作为进化的动力会不会不足呢。
现在,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所的一个团队从长颈鹿的一个古老亲戚那里找到了另一种解释:长脖子可能有助于雄性在配偶争夺战中获得优势换句话说,可能是性选择生了更长的脖子
这个怪物哪里像长颈鹿了。
1996年,中国科学院古脊椎动物研究所的科学家在准噶尔盆地北缘发现了一个奇妙的化石,一个早中新世地层,并称之为怪物。
那块化石来自大约1690万年前的大型反刍动物它的颅骨骨壁非常厚,头顶覆盖着一个巨大的圆盘在头骨旁边,科学家还发现了四块颈椎骨,也很厚此外,它的头部与颈椎之间,颈椎与颈椎之间的关节明显比其他哺乳动物更复杂,关节面也更大
研究人员觉得如此坚固的头颈结构可能有助于应对激烈的碰撞,因此怪物应该是一种需要通过猛烈撞击头部来进行战斗的动物,并怀疑它是一些牛类动物通过碰撞来求爱的古代亲戚可是,由于化石形态过于特殊,科学家们暂时无法确定其身份
A—H是动物内耳丢失的骨头a是科学家研究的化石怪物,B是活长颈鹿,C是獐
在接下来的20年里,古生物学家在类似的地方多次发现类似的动物化石直到有一天,在使用CT扫描头骨结构时,科学家们注意到怪物的骨头丢失了,也就是动物内耳坚硬的骨壳科学家们3D重建了化石中骨迷路的形状,发现其形状明显不同于麝牛,叉角羚和一些鹿类动物,而更类似于长颈鹿和狍子
Kyou,属于长颈鹿科,是长颈鹿迄今为止唯一没有灭绝的近亲化石耳朵中的一小部分给了科学家一个强烈的信号,他们发现的化石怪物可能来自长颈鹿超家族
霍加皮
至此,一些曾经不可理解的事情开始变得合理比如顶骨上长了一个像头盔一样的圆盘状大角在已知的牛,叉角羚和鹿身上很难看到这样的结构,它们的角都在额骨上,活着的长颈鹿的角长在顶骨,长颈鹿家族中已经灭绝的Sivatherium也是如此
长颈鹿的角很特别,叫皮骨角,是一种被皮肤包裹的骨骼结构可是,科学家在化石怪物的盘状角上发现了不连续的骨组织科学家认为这意味着化石怪物的角可能被皮肤覆盖,就像长颈鹿的皮骨一样
化石物种示意图
相继发现的相似之处让研究小组越来越确信这一化石物种与长颈鹿的亲缘关系可是,那些生活在大约1700万年前的怪物可能并没有进化出超长的脖子
独一无二的头部杀手。
科学家将这种怪物命名为盘角鹿马是中国古代神话中的神兽,头上长着尖角两个人打架的时候,它会用它的角撞到错误的一边,所以它也是公正执法的象征
论清代的官服
但是,仅仅观察圆盘状的大角,厚实的头骨,厚实的颈椎就足以判断一种动物擅长头部撞击为了证实这一点,研究小组还进行了物理模拟实验,以评估玳瑁鹿的身体结构适应能力有多强
如果你还记得上面提到的,这种化石物种的头颈关节和肋间关节比其他哺乳动物更复杂在头部和颈部之间,它有附加关节,在颈椎和颈椎之间,它也有附加关节科学家需要做的是在模型中加入或减去小鹿的一些独特关节,观察这些关节的存在是否会让动物更适合头部撞击
研究人员发现,在去除头颈部的附加关节后,模型在高速头部撞击时的冲击力会导致头部与第一颈椎—寰椎之间的枕骨关节发生非常严重的屈曲,旋转角度甚至可以达到54.7°通常,这意味着折断你的脖子
头颈部关节屈曲
但如果将寰枕关节的旋转角度限制在5°以内,在不增加额外关节的模型中,各骨的峰值应变能会明显增加,尤其是对寰椎,骨损伤的风险会大大增加也就是说,马鹿头部和颈部之间的额外关节可能会减少它们在冲击中的损伤,防止它们的颈部折断
此外,科学家们在现有的麝牛,绵羊和岩羊物种中找到了一些擅长撞头的玩家,并在模拟实验中与格鲁盘角鹿进行了比较结果发现,与所有对手相比,玳瑁鹿对高速头部撞击的适应能力更强,或者说在撞击中受到的保护更大
科学家认为,这可以作为长颈鹿化石亲戚间雄性竞争求偶的证据更何况激烈的争夺配偶可以成为动物进化的动力,盘状的大角和复杂的头颈关节,肋间关节都可能是性选择的结果
你是怎么长脖子的。
现在长颈鹿也很会打架在非洲的草原上,它们可以用力挥动两米左右长的脖子,或者用一对皮骨犄角刺向对手那么,他们的脖子会是性选择的结果吗
研究人员提到,长颈鹿的长颈可能出现在大约500万年前的上新世早期大约700万年前,东非的森林开始被稀树草原取代,长颈鹿的祖先慢慢失去了曾经享有的优良环境,竞争压力逐渐增大本来一些高大的个体,在这样的特殊时期,可能会得到猛撞脖子攻击竞争对手的极端策略
在性选择下,高个子长颈鹿有更好的机会把基因传给下一代科学家推测,可能就是通过这种方式,它们在大约200万年的时间里进化成了长颈鹿
据科学家分析,马苏盘角鹿可能生活在气候相对干燥的开阔草原上虽然那个时期全球温暖,森林分布广泛,但在它们所在的新疆,青藏高原的隆升阻挡了水汽的传输,使得格鲁盘角鹿的生活区域变得相对干旱高速撞头的打斗行为也可能是环境压力造成的
玳瑁鹿有一个大的盘状角和一个特殊的头颈关节,以在求偶斗争中拯救自己,现在生长颈鹿得到了一个拉长的脖子,脖子越长,对对手造成的伤害就越强他们背后的故事或许也是如此
那么,长颈鹿的长脖子真的和吃高叶没有关系吗在种间竞争中,如果能获得高食物,自然能占据不同于其他物种的生态位但在研究小组看来,它们受性选择的驱动,以获得以高叶子为食的优势
这种优势也加剧了种内竞争,使颈向更长的趋势进化。
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