2022年6月3日在國際頂極學(xué)術(shù)刊物《科學(xué)》(Science)發(fā)表了重要成果:“性選擇促進(jìn)長頸鹿類頭頸部演化和生態(tài)適應(yīng)”。該成果由中國科學(xué)院古脊椎動物與古人類研究所研究員王世騏(第三批會員)、鄧濤團(tuán)隊(duì)完成,吳妍(第八批會員)也參與了這一重要工作。 該研究報(bào)道了一種奇異的早期長頸鹿——獬豸盤角鹿(Discokeryx xiezhi)化石。化石不僅填補(bǔ)了中國地區(qū)早期長頸鹿演化的空白,還極大地促進(jìn)了對長頸鹿的長脖子演化的認(rèn)識,而長頸鹿長脖子的演化,從拉馬克和達(dá)爾文時(shí)代就被反復(fù)論證,是進(jìn)化生物學(xué)的一面旗幟。 獬豸盤角鹿的化石發(fā)現(xiàn)于新疆準(zhǔn)噶爾盆地北緣中新世早期約1700萬年前的地層中,包括一個(gè)完整的腦顱帶有前四節(jié)頸椎,以及其它大量的頭骨、牙齒、椎體等材料。它的頭上有一個(gè)扁平的圓盤狀的大角,完全覆蓋住了頭頂,這種形狀的角在動物中絕無僅有,更使人驚奇的是,獬豸盤角鹿頸椎異常粗壯,并具有動物界最復(fù)雜的頭頸及頸間關(guān)節(jié)。這些結(jié)構(gòu)使人相信,雄性的獬豸盤角鹿,為了爭奪配偶,具有非常激烈的頭對頭的碰撞行為。 拉馬克和達(dá)爾文雖然對長頸鹿的頸部伸長的演化過程的解釋不同,但他們都不懷疑,長頸鹿的長脖子是為了吃到高處的樹葉。但隨著對長頸鹿行為的認(rèn)識加深,人們發(fā)現(xiàn),雄性長頸鹿在爭奪配偶的斗爭中,甩動長脖子,用頭部打擊對手。如同使用流星錘的武士,頸部越長,打擊對手就越有效,在種群中的社會地位越高。這一發(fā)現(xiàn)沖擊了原有對長頸鹿脖子伸長的認(rèn)識。而獬豸盤角鹿的發(fā)現(xiàn),支持了求偶競爭驅(qū)動長頸鹿長脖子演化的觀點(diǎn)。在演化歷史上,長頸鹿類角的多樣性遠(yuǎn)高于鹿類、牛類、叉角羚類等其它類群,并且形態(tài)往往偏向極端,這說明,長頸鹿類求偶斗爭比其它反芻類更加高強(qiáng)度而且多樣化。在長頸鹿類中,雄性為了爭奪雌性的芳心,不惜發(fā)展出一些極端的武器,極端的行為在性選擇的加持下,促生了進(jìn)化史上各種長頸鹿極端的頭頸部的形態(tài)學(xué)演化。獬豸盤角鹿的研究為從性選擇的角度解釋長頸鹿長脖子的演化,提供了全新的視角,也有力地?cái)U(kuò)充了達(dá)爾文用自然選擇解釋長頸鹿長脖子演化的傳統(tǒng)觀點(diǎn)。 研究成果似乎更加支持Robert Simmons和Lue Scheepers的觀點(diǎn),即長頸鹿的長頸演化是由其求偶競爭推動的。不過,研究團(tuán)隊(duì)對此還有更加深入的思考,至此,最使人好奇的是,長頸鹿類具有各種不同形態(tài)的頭頸和角,是否意味著它們也具有不同的打斗方式?如果頭頸和角的形態(tài)多樣化是激烈的多樣化斗爭的標(biāo)志的話,為什么長頸鹿類比?坡箍频阮惾旱那笈几偁幐蛹ち?為此,研究團(tuán)隊(duì)對獬豸盤角鹿和所在動物群的生態(tài)適應(yīng)性通過牙釉質(zhì)同位素開展了廣泛的研究,結(jié)果也有些出人意料。獬豸盤角鹿可能生活在比其它動物更加開闊的生態(tài)環(huán)境之中,利用那些其它動物難以利用的邊緣的生態(tài)位,并且可能具有隨季節(jié)遷徙的行為。 在盤角鹿生存的時(shí)代,地球正處于一個(gè)溫暖時(shí)期,總體上來說是森林密布的,但盤角鹿生存的新疆地區(qū),由于南邊青藏高原正劇烈隆升,阻擋了水汽的傳輸,使得這一帶比其它地區(qū)要干旱一些,出現(xiàn)了一些開闊的草原。對于當(dāng)時(shí)的動物來說,草原環(huán)境是瘠薄的,不如森林環(huán)境舒適,但盤角鹿卻毅然走上了開拓新的生存環(huán)境的道路,向草原地帶轉(zhuǎn)移。長頸鹿在演化之初,也遭遇過類似的環(huán)境。大約在700萬年前的時(shí)候,東非高原也由森林環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)殚_闊的草原,長頸鹿祖先賴以生存的環(huán)境逐步消失促使它們必須適應(yīng)新的環(huán)境。本來身體比較高大的長頸鹿,可能在這個(gè)時(shí)期發(fā)展出來了利用甩動脖子和頭部攻擊競爭對手的方式,通過這種極端的斗爭方式,通過性選擇的加持,使得在200萬年的時(shí)間內(nèi)長頸鹿的頸部迅速加長,從而有效占領(lǐng)了取食高處樹葉這樣一個(gè)相對邊緣化,但回報(bào)還是頗豐的生態(tài)位,長頸鹿與其它物種競爭較少,不必與斑馬羚羊等動物比賽啃食那些難以消化的草本植物;仡櫿麄(gè)長頸鹿的演化歷史,在演化之初,長頸鹿類的生態(tài)地位就要比?坡箍频雀舆吘壔,這種演化初始的生態(tài)定位就決定了它們的演化道路必然更加艱難。邊緣化的生態(tài)定位促進(jìn)了種內(nèi)的極端求偶競爭,而極端求偶競爭又促進(jìn)了極端的形態(tài)學(xué)演化,使得它們可以在自然歷史的滾滾長河之中歷經(jīng)艱辛,生存至今。用今天習(xí)慣的用語可以說,是選擇大于努力,還是努力大于選擇?這足以引起我們對物種演化方向、策略以及結(jié)果的更深層次的思考。DD的研究為獲取長頸鹿的演化的秘事打開了全新的窗口。通過研究這個(gè)與長頸鹿物種相近、演化環(huán)境背景相似、演化策略相似的物種,我們可以豐富對長頸鹿演化歷史細(xì)節(jié)的認(rèn)識。 中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會項(xiàng)目(2018099)對這一研究中起到了支持作用。 
圖1 長頸鹿類雄性斗爭的對比,前景為獬豸盤角鹿,遠(yuǎn)景為長頸鹿 (王宇、郭肖聰復(fù)原) 
圖2 準(zhǔn)噶爾盆地1700萬年前的動物群,正中間為獬豸盤角鹿 |