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自拉馬克和達爾文時代以來,長頸鹿的長脖子一直被認為是適應性進化的經典例子。幾十年來,動物器官的極端進化,例如長頸鹿脖子的伸長,一直是深入研究的焦點。

2022年6月3日,中國科學院古脊椎動物與古人類研究所鄧濤,孟津及王世騏共同通訊在Science在線發表題為「Sexual selection promotes giraffoid head-neck evolution and ecological adaptation」的研究論文,該研究報告了中新世早期的一種不尋常的長頸鹿化石,獬豸盤角鹿(D. xiezhi),它具有不尋常的頭頸形態和已知哺乳動物中最複雜的頭頸關節。

獨特的形態和有限元分析表明對激烈的頭撞行為的適應。 牙釉質同位素數據表明,獬豸盤角鹿占據了不同於其他食草動物的生態位,可與現代長頸鹿特有的取食高處樹葉生態位相媲美。研究表明,長頸鹿比其他反芻動物表現出更高的頭頸多樣性,並且生活在特定的生態位可能促進了各種種內的戰鬥行為,導致不同長頸鹿譜系的極端頭頸形態。

自拉馬克和達爾文時代以來,長頸鹿脖子的極度伸長一直被認為是適應性進化和自然選擇的經典例子,並激發了各種假設來解釋這一特殊特徵。已經提出了爭奪食物資源和「脖子換性」假設,其中伸長與雄性間競爭有關,作為解釋。測試這些機制很困難,但化石記錄可以發揮關鍵作用。

長頸鹿類雄性鬥爭的對比,前景為獬豸盤角鹿,遠景為長頸鹿(圖源自Science )

最近在中國準噶爾盆地北部發現了一種不尋常的長頸鹿反芻動物,獬豸盤角鹿,來自中新世早期 [~1690 萬年前 (Ma)]。化石發現於新疆準噶爾盆地北緣中新世早期的地層中,包括一個帶有四節頸椎的完整腦顱。獬豸盤角鹿具有很多哺乳動物中獨一無二的特徵,包括頭頂正中發育一個圓盤狀的大角,恰似中國古代神話傳說中的獨角麒麟——獬豸,而它的每一節頸椎都非常粗壯,並且具有哺乳動物中最複雜的頭頸之間與頸椎之間的關節。這種動物表現出一種奇特的頭頸形態,這很可能與一種極端的性相關的撞頭行為有關。

文章模式圖(圖源自Science )

獨特的形態和有限元分析表明對激烈的頭撞行為的適應。牙釉質同位素數據表明,獬豸盤角鹿占據了不同於其他食草動物的生態位,可與現代長頸鹿特有的生態位相媲美。研究表明,長頸鹿比其他反芻動物表現出更高的頭頸多樣性,並且生活在特定的生態位可能促進了各種種內的戰鬥行為,導致不同長頸鹿譜系的極端頭頸形態。

活着的長頸鹿可以在非洲大草原林地的最高處覓食,遠遠超出其他反芻動物的範圍。長頸鹿的長頸被認為是在上新世早期的稀樹草原地區出現的,當時 C4 生態系統開始廣泛建立。 「頸縮」戰鬥可能是長頸鹿進化出長脖子的主要驅動力,而取食高處樹葉可能是這種進化的兼容好處。此外,長頸鹿的一種可能策略可能是通過利用生態系統中的一些邊緣生態位來避免來自牛科動物和鹿科動物的競爭。

準噶爾盆地1700萬年前的動物群,正中間為獬豸盤角鹿(圖源自Science )

總之,該研究描述了一種新發現的獬豸盤角鹿。這種動物有一個獨特的盤狀頭飾,結合了複雜的頭頸形態,表明它表現出激烈的頭撞行為。頭飾的演變,可能用作種內雄性競爭的武器,可能在環境變化方面發揮了作用。長頸鹿的生態定位比鹿類和牛科動物占據更多的邊緣生態位,可能進一步影響了它們的進化策略。 獬豸盤角鹿和「頸縮」長頸鹿表明,與性相關的種內繁殖競爭導致了形態進化,長頸鹿通過這種方式積極應對環境挑戰。

參考消息:

https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8316

—END—

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