奇怪的化石揭开了长颈鹿的进化之谜

查尔斯·达尔文提出了“competing browsers”假说，这基本上是说，长颈鹿之所以进化，是因为它们能使长颈鹿接触到竞争对手无法接触的食物。这是有道理的，但这真的是事实吗？

根据中国科学院（CAS）古脊椎动物与古人类研究所（IVPP）的研究人员领导的一项新研究，一种奇怪的早期长颈鹿化石揭示了长颈鹿进化的关键驱动力。

该研究于2022年6月2日发表在《科学》杂志上。

长颈鹿的长颈是如何进化的，长期以来一直是一个进化之谜。尽管对长颈鹿颈部伸长的过程一直有不同的看法，但科学家们从未怀疑过颈部伸长的动力是高叶。

然而，随着对长颈鹿行为观察的增加，科学家们开始意识到，长颈鹿优雅的长颈实际上是雄性求偶竞争中的一种“武器”，这可能是长颈鹿进化之谜的关键所在。

具体来说，长颈鹿用它们两到三米长的摆动的脖子来投掷它们沉重的头骨--配备有小骨和骨瘤--来攻击竞争对手的薄弱部位。因此，脖子越长，对对手的伤害就越大。

IVPP研究人员和他们的合作者对獬豸盘角鹿（Discokeryx xiezhi）进行了研究，这是一种奇怪的早期长颈鹿类。这项研究有助于了解长颈鹿的长脖子是如何进化的，也有助于了解求偶斗争和喂养压力的广泛结合。事实上，雄性长颈鹿的脖子大小与社会等级制度直接相关，求偶竞争是长颈鹿进化的动力。

本研究中的化石是在新疆准噶尔盆地北缘约1700万年前的中新世早期地层中发现的。一个完整的头骨和四个颈椎是这次发现的一部分。

该研究的通讯作者、IVPP的邓涛教授说：“獬豸盘角鹿在哺乳动物中具有许多独特的特征，包括在其头部中间发展出一个盘状的大骨。”邓涛说，这个单一的骨盘类似于獬豸，是中国古代神话中的一种独角麒麟，因此该化石被命名为獬豸。

根据研究人员的说法，獬豸的颈椎非常粗壮，在所有哺乳动物中，它的头和颈部以及颈椎之间有最复杂的关节。研究小组证明，獬豸盘角鹿的头骨和颈椎之间的复杂关节特别适合于高速的头对头撞击。他们发现这种结构比现存的动物，如麝牛，适应于头部撞击的结构要有效得多。事实上，獬豸盘角鹿可能是有史以来最适应头部撞击的脊椎动物。

“活着的长颈鹿和獬豸盘角鹿都属于长颈鹿科，一个超科。尽管它们的头骨和颈部形态差别很大，但都与雄性的求爱斗争有关，而且都朝着极端的方向进化，”该研究的第一作者王世骐说。

研究小组比较了几组反刍动物的角的形态，包括长颈鹿、牛、绵羊、鹿和长角鹿。他们发现，长颈鹿的角的多样性要比其他群体大得多，在形态上有极端差异的趋势，从而表明长颈鹿的求爱斗争比其他反刍动物更加激烈和多样。

研究小组进一步分析了獬豸盘角鹿的生态环境和它所占据的生态位。当时地球处于一个温暖的时期，普遍森林茂密，但獬豸盘角鹿生活的新疆地区比其他地区要干燥一些，因为南部的青藏高原一直在急剧上升，从而阻碍了水蒸气的转移。

该研究的另一位通讯作者孟津说：“牙釉质的稳定同位素表明，獬豸盘角鹿生活在开阔的草地上，并且可能有季节性迁移。对于当时的动物来说，草原环境比森林环境更贫瘠，更不舒适。獬豸盘角鹿的暴力战斗行为可能与环境造成的生存相关压力有关。”

在长颈鹿属出现的初期，也存在着类似的环境。大约700万年前，东非高原也从森林环境变成了开阔的草原，长颈鹿的直接祖先不得不适应新的变化。有可能在这一时期的长颈鹿祖先中，交配的雄性发展出一种通过摆动脖子和头部来攻击竞争对手的方式。因此，在性选择的支持下，这种极端的斗争导致了长颈鹿的脖子在200万年的时间里迅速伸长，成为现存的长颈鹿属。

基于这种伸长，长颈鹿非常适合以高叶为食的生态位。然而，它们的生态位必然不如牛科和鹿科动物那样安全。因此，长颈鹿的边缘生态位可能促进了极端的种内求偶竞争，而这又可能促进了极端的形态进化。

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