長頸鹿的脖子為什么那么長？這既是孩子“十萬個(gè)為什么”里的經(jīng)典問題，也是演化生物學(xué)史上的一個(gè)旗幟性論題。

　　人們普遍相信，長脖子與獲取高處食物有關(guān)。但部分科學(xué)家卻始終抱有另一種猜想：長脖子是為了找“老婆”。只不過，他們一直苦于證據(jù)不足。

　　近日，《科學(xué)》發(fā)表了一項(xiàng)由中國科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所（以下簡稱古脊椎所）主導(dǎo)的研究，以全新的發(fā)現(xiàn)沖擊了這一問題原有的答案。

　　這個(gè)故事還得從一頭來自新疆準(zhǔn)噶爾盆地的“怪獸”說起。

　　“怪獸！怪獸！”

　　1996年，新疆烏倫古河流域富蘊(yùn)縣與福海縣交界處的一個(gè)小山梁上，響起了古脊椎所客座研究員孟津的陣陣驚呼聲。

　　和他一同在那里進(jìn)行古生物科考的古脊椎所研究員葉捷和吳文裕聞?dòng)崗恼跍y量的化石坡面往上爬。一見到那具化石時(shí)，他們也愣住了。

　　這是一件大型反芻動(dòng)物的腦顱化石，腦顱骨壁異常厚實(shí)。最為奇特的是，其腦袋頂上長著一個(gè)巨大的圓盤，完全覆蓋了頭頂，就像一頂帽子。之前，他們從未見過這樣的“角”。

　　不僅如此，研究人員進(jìn)一步觀察發(fā)現(xiàn)，它的頸椎異常粗壯，具有非常復(fù)雜的頭頸和頸間關(guān)節(jié)。在之后的考察中，研究人員在同期地層中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了幾十件同類標(biāo)本。他們傾向于這是為了適應(yīng)劇烈碰撞行為而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)，因此推測“怪獸”也許和牛科動(dòng)物比較接近。

　　此后20多年，古脊椎所許多研究人員都見過這些標(biāo)本，卻始終沒人能鑒定距今1700萬年的“怪獸”的分類學(xué)屬性。

　　直到2015年，葉捷把捂在手里的寶貝似的化石交給了年輕的王世騏，“怪獸”的身世之謎才最終被揭開。

　　借助高分辨率的CT掃描和三維重建技術(shù)，古脊椎所研究員、論文第一作者王世騏抓住了內(nèi)耳這個(gè)重要結(jié)構(gòu)。

　　近年來，他與來自歐洲的研究團(tuán)隊(duì)合作，獲取了大量?？啤⒙箍?、麝科和長頸鹿科動(dòng)物化石的內(nèi)耳結(jié)構(gòu)信息，發(fā)現(xiàn)這一結(jié)構(gòu)是有明確的系統(tǒng)發(fā)育意義的。因此，內(nèi)耳的形態(tài)在反芻動(dòng)物的分類中可以起到關(guān)鍵的判別作用。

　　“我們發(fā)現(xiàn)，‘怪獸’的內(nèi)耳與之前認(rèn)為的最有可能的?？平厝徊煌c鹿科、麝科等也不同，反而與現(xiàn)生的長頸鹿在關(guān)鍵特征上是一致的?！蓖跏莉U說。

　　這一發(fā)現(xiàn)讓研究團(tuán)隊(duì)豁然開朗。過去，在?？?、鹿科和叉角羚科中，從來沒有過從頂骨中心生長的獨(dú)角，但長頸鹿的角卻可以長在那里。甚至在化石長頸鹿中，曾有一種非洲早中新世發(fā)現(xiàn)的原利比亞獸，就是在頂骨中心生長出了一個(gè)掌狀的大角，與“怪獸”已經(jīng)很接近。

　　研究團(tuán)隊(duì)終于確定，“怪獸”就是早期長頸鹿類群，并將其命名為獬豸盤角鹿。

　　史上最適合碰撞的動(dòng)物

　　獬豸盤角鹿在腦顱之后聯(lián)接著四節(jié)異常粗大的頸椎，頸椎與頭骨之間，除了正常的轉(zhuǎn)動(dòng)功能，還發(fā)育了一個(gè)異常增大的限位關(guān)節(jié)，其后的各頸椎之間也發(fā)育了一些附加的限位關(guān)節(jié)。這樣的結(jié)構(gòu)讓王世騏不禁聯(lián)想到，獬豸盤角鹿可能具有非常激烈的頭對頭的碰撞行為。

　　這時(shí)，有著生物力學(xué)研究背景的他充分發(fā)揮自己的優(yōu)勢。研究團(tuán)隊(duì)利用有限元力學(xué)模擬證實(shí)了這些結(jié)構(gòu)特征對于維持碰撞中的穩(wěn)定性不可或缺，對避免頸部折斷十分必要。

　　“我們對比發(fā)現(xiàn)，盤角鹿在頭對頭碰撞中的力學(xué)性能比麝牛、盤羊這些現(xiàn)生動(dòng)物還要強(qiáng)，它很可能是生物演化史上最適合碰撞的動(dòng)物。”這一奇觀讓王世騏興奮異常。

　　除了盤角鹿，研究團(tuán)隊(duì)還把視野擴(kuò)展到了整個(gè)長頸鹿家族。根據(jù)各種長頸鹿化石的記錄，他們梳理發(fā)現(xiàn)，家族成員們的角長得五花八門，多樣化程度遠(yuǎn)高于現(xiàn)生牛科和鹿科動(dòng)物。

　　“角的不同形態(tài)代表了雄性不同的打斗方式，長頸鹿類多樣化的角的形態(tài)，則反映出它們在演化中產(chǎn)生了非常多樣的雄性打斗方式。”王世騏告訴《中國科學(xué)報(bào)》。

　　動(dòng)物間的碰撞是一種極端的雄性間求偶競爭行為，在哺乳動(dòng)物的演化中，這種激烈斗爭無外乎是為了獲得雌性的青睞。他解釋，無論是異常粗壯的頸椎和非常復(fù)雜的頭頸關(guān)節(jié)，還是多樣化的角的形態(tài)，長頸鹿家族演化出的這些極端的斗爭武器，都是為了使雄性能夠贏得交配權(quán)，從而使它們的基因得以留傳。

　　研究到這一階段，也進(jìn)入了最激動(dòng)人心的部分。眾所周知，現(xiàn)生雄性長頸鹿在求偶斗爭中會(huì)甩動(dòng)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。會(huì)不會(huì)從一開始，長頸鹿演化出長脖子的形態(tài)就是求偶競爭的結(jié)果？

　　先食后性，還是先性后食

　　長頸鹿是非洲稀樹草原的旗艦物種，其脖子總長度可達(dá)2.5米，在動(dòng)物界獨(dú)樹一幟。長頸鹿究竟如何演化出超長的頸部，早在拉馬克和達(dá)爾文時(shí)期，學(xué)者們就對此爭執(zhí)不下。

　　古脊椎所研究員、通訊作者之一鄧濤介紹，拉馬克認(rèn)為，長頸鹿是為了努力獲取高處的食物，所以脖子才會(huì)變長，這是“用進(jìn)廢退”理論。達(dá)爾文則是用“自然選擇”來解釋。長頸鹿的后代中偶然出現(xiàn)了長脖子成員，它們因?yàn)槟塬@取更多的食物，而在生存競爭中留下了更多后代，也使得這種基因得以長久遺傳。

　　兩種理論雖然對長脖子的演化過程和驅(qū)動(dòng)力的解釋不同，但有一點(diǎn)卻是相同的，那就是都與取食行為密切相關(guān)。

　　直到1996年，國外學(xué)者Robert Simmons和Lue Scheepers發(fā)表了一項(xiàng)重要成果。鄧濤介紹，他們觀察發(fā)現(xiàn)，長頸鹿取食的高度并不是很高，往往不超過2米，如果僅僅為了取食，似乎沒有必要長出這么長的脖子。

　　不僅如此，與雌性不同，雄性長頸鹿的頭頸部重量隨年齡始終在增長，而且，雄性的頸部大小還與社會(huì)等級(jí)直接相關(guān)。作者認(rèn)為，這就是一種強(qiáng)烈的指向，長頸鹿如此特殊的頭頸形態(tài)其實(shí)是和雌性的選擇有關(guān)。這種演化動(dòng)力也就是達(dá)爾文所說的“性選擇”。

　　那么，長頸鹿長脖子演化的動(dòng)力究竟是食還是性？更準(zhǔn)確地說，是先食后性，還是先性后食？“在沒有化石證據(jù)的年代，這一問題并沒有確切結(jié)論，且自然選擇一直占據(jù)上風(fēng)?！编嚌硎尽?/p>

　　獬豸盤角鹿的發(fā)現(xiàn)對演化生物學(xué)界是個(gè)巨大的驚喜。它和其他化石長頸鹿從實(shí)證層面作出解釋——為了求偶而長出極端的斗爭武器，很可能是刻在長頸鹿家族基因里的。

　　最終，研究團(tuán)隊(duì)講述了這樣一個(gè)故事：早期的長頸鹿本來身體就比較高大，由于性選擇的加持，發(fā)展出利用甩動(dòng)脖子和頭部攻擊競爭對手的方式，使得頸部迅速變長，而這也讓它們占領(lǐng)了取食高處樹葉這樣一個(gè)相對邊緣化但回報(bào)頗豐的生態(tài)位。這種生態(tài)定位決定了它們的演化道路更加艱難，導(dǎo)致種內(nèi)的求偶競爭加劇，而極端求偶競爭又進(jìn)一步促進(jìn)了極端的形態(tài)演化，并使得它們在自然歷史的滾滾長河之中歷經(jīng)艱辛，生存至今……

　　這個(gè)故事雖然不盡完美，但它成功說服了學(xué)界同行。審稿人在其審稿意見中表示，這是一項(xiàng)全面且令人印象深刻的研究，會(huì)引起多個(gè)不同領(lǐng)域的科學(xué)家和普通公眾的興趣。它用大量的技術(shù)手段，確保最準(zhǔn)確地描述新的分類單元。基于化石證據(jù)和充分的論證，表明一種新的長頸鹿物種對其戰(zhàn)斗模式表現(xiàn)出了獨(dú)特的形態(tài)適應(yīng)能力，并把這種形態(tài)武器與性選擇聯(lián)系在一起。在某種程度上，這項(xiàng)研究可能成為未來長頸鹿類研究的關(guān)鍵。

　　　　記者 胡珉琦