(東西問(wèn))王世騏：長(zhǎng)頸鹿的脖子為什么那么長(zhǎng)？

　　中新社北京6月3日電 題：王世騏：長(zhǎng)頸鹿的脖子為什么那么長(zhǎng)？

　　中新社記者 孫自法

　　在非洲大草原上和很多動(dòng)物園里，長(zhǎng)頸鹿總是以其長(zhǎng)長(zhǎng)的脖子引人矚目。長(zhǎng)頸鹿的脖子為什么那么長(zhǎng)？長(zhǎng)脖子是如何演化出來(lái)的？這一公眾比較好奇的話題長(zhǎng)期以來(lái)備受學(xué)界關(guān)注。

　　由中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所王世騏研究員、鄧濤研究員和該所客座研究員、美國(guó)自然歷史博物館哺乳動(dòng)物部主任孟津領(lǐng)導(dǎo)的國(guó)際合作團(tuán)隊(duì)，最新通過(guò)對(duì)發(fā)現(xiàn)于中國(guó)新疆、約1700萬(wàn)年前一種奇異的早期長(zhǎng)頸鹿“獬豸盤角鹿”化石展開持續(xù)深入研究，并對(duì)長(zhǎng)頸鹿求偶斗爭(zhēng)和取食壓力兩種因素進(jìn)行深度結(jié)合，確認(rèn)求偶競(jìng)爭(zhēng)是長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)脖子演化的直接驅(qū)動(dòng)力。

　　這一通過(guò)化石證據(jù)極大促進(jìn)對(duì)長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)脖子演化認(rèn)知的重要研究論文，北京時(shí)間6月3日在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上線發(fā)表。發(fā)表前夕，論文第一作者和共同通訊作者、中科院古脊椎所古哺乳動(dòng)物研究室主任王世騏研究員接受中新社“東西問(wèn)”獨(dú)家專訪，解讀研究成果，科普長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)脖子演化的“前世今生”。

　　現(xiàn)將訪談實(shí)錄摘要如下：

　　中新社記者：普通人大多只關(guān)注到長(zhǎng)頸鹿奇特頸部造型，它和包括人在內(nèi)的哺乳動(dòng)物頸部在骨骼結(jié)構(gòu)上有何異同？其長(zhǎng)脖子演化在學(xué)界有哪些觀點(diǎn)？

　　王世騏：長(zhǎng)頸鹿雖與其它哺乳動(dòng)物同樣僅具有7節(jié)頸椎，但每節(jié)平均長(zhǎng)度超過(guò)30厘米，總長(zhǎng)度可達(dá)2.5米，而與之體重相近的偶蹄類如水牛，頸椎長(zhǎng)度僅5厘米左右，即使是長(zhǎng)頸鹿唯一現(xiàn)生近親——中非森林里的㺢㹢狓，每節(jié)頸椎的平均長(zhǎng)度也僅10多厘米。

　　長(zhǎng)頸鹿的脖子如何變長(zhǎng)是進(jìn)化生物學(xué)的旗幟性論題，自拉馬克和達(dá)爾文時(shí)代便成為研究的焦點(diǎn)，“用進(jìn)廢退論”和“自然選擇論”都在這優(yōu)雅的長(zhǎng)脖子上生發(fā)演繹而來(lái)。雖然兩位泰斗對(duì)長(zhǎng)頸鹿脖子伸長(zhǎng)過(guò)程的認(rèn)識(shí)有較大分歧，但脖子伸長(zhǎng)的動(dòng)力是吃到高處樹葉的取食需求，兩人都沒(méi)有懷疑。

　　除取食需求外，其他相關(guān)因素也受到越來(lái)越多關(guān)注和研究。隨著對(duì)長(zhǎng)頸鹿行為觀察的加深，科學(xué)家進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，長(zhǎng)頸鹿優(yōu)雅的長(zhǎng)脖子還是雄性間求偶競(jìng)爭(zhēng)的武器，脖子越長(zhǎng)，對(duì)對(duì)手的傷害就越強(qiáng)烈。

　　1996年，開普敦大學(xué)的羅伯特·西蒙斯(Robert Simmons)和納米比亞埃托沙環(huán)境研究所的盧·西伯斯(Lue Scheepers)發(fā)表學(xué)術(shù)論文稱，長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)脖子在取食方面的優(yōu)勢(shì)并不顯著，相反，長(zhǎng)脖子特別有利于雄性長(zhǎng)頸鹿在求偶競(jìng)爭(zhēng)中獲得優(yōu)勢(shì)。他們認(rèn)為，求偶競(jìng)爭(zhēng)才是長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸的第一驅(qū)動(dòng)力。

　　這一觀點(diǎn)發(fā)表后引發(fā)學(xué)界廣泛爭(zhēng)論，支持或反對(duì)者眾，學(xué)界尤其期待古生物界能提供重要的化石證據(jù)，來(lái)支持或否定“求偶競(jìng)爭(zhēng)”驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)頸鹿演化的論斷。

　　中新社記者：長(zhǎng)頸鹿化石發(fā)現(xiàn)及研究狀況怎樣？新疆獬豸盤角鹿化石是如何被發(fā)現(xiàn)命名的？怎么研究出它與長(zhǎng)頸鹿之間的關(guān)系？

　　王世騏：化石證據(jù)這項(xiàng)工作并不容易，長(zhǎng)頸鹿具有很多形形色色的化石親屬，但第一個(gè)也是迄今唯一具有長(zhǎng)頸的屬就是長(zhǎng)頸鹿屬本身，其化石記錄不早于500萬(wàn)年前的上新世。長(zhǎng)頸鹿科其他化石種的頸椎長(zhǎng)度，在比例上并不比現(xiàn)生的㺢㹢狓更長(zhǎng)。特別是長(zhǎng)頸鹿科中的主流西瓦獸類，它們不但沒(méi)有長(zhǎng)頸，而自身演化得粗壯如牛，頸部反而相對(duì)更短而不是更長(zhǎng)。在新生代非常完善的化石記錄中，目前找不到長(zhǎng)頸鹿頸部伸長(zhǎng)的中間狀態(tài)的證據(jù)，似乎長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)頸是短時(shí)間內(nèi)突然產(chǎn)生。

　　與此同時(shí)，研究者也逐漸意識(shí)到，長(zhǎng)頸鹿科的化石中，頭和角的形狀的多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)種類更多的鹿科和牛科。長(zhǎng)頸鹿科頭骨上配備有如此多樣化的角，其究竟意味著什么也引發(fā)學(xué)界的關(guān)注與思考。

　　也正是在1996年，求偶競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸演化觀點(diǎn)發(fā)表的同一年，中科院古脊椎所團(tuán)隊(duì)在新疆烏倫古河流域的茫茫戈壁之中，一處約1700萬(wàn)年前地層中發(fā)現(xiàn)神秘化石。

　　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)，頭頂上長(zhǎng)有一個(gè)完全覆蓋頭頂?shù)木薮髨A盤，在腦顱之后還連接著四節(jié)異常粗大的頸椎，其中第一頸椎的形狀尤為奇特，頸椎與頭骨之間，除了正常的轉(zhuǎn)動(dòng)功能，還發(fā)育一個(gè)異常增大的限位關(guān)節(jié)，其后的各頸椎之間也多少發(fā)育有附加的限位關(guān)節(jié)。因無(wú)法確認(rèn)該化石分類，研究者一直稱其為“怪獸”。

王世騏研究員在新疆戈壁灘進(jìn)行野外科學(xué)考察的工作場(chǎng)景。受訪者 供圖

　　之后的野外考察中，中科院古脊椎所團(tuán)隊(duì)在烏倫古河流域的同期地層中，又陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)完整程度不一的幾十件“怪獸”同類標(biāo)本，由于它頭骨和頸椎的特殊關(guān)節(jié)，研究者認(rèn)為這是一種對(duì)碰撞行為極端適應(yīng)的動(dòng)物，進(jìn)而認(rèn)為其或許與某些在求偶競(jìng)爭(zhēng)中有碰撞求偶行為的現(xiàn)生動(dòng)物(如麝牛等)有關(guān)，但在這一共識(shí)之外，“怪獸”化石研究一直沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。

　　2015年開始，我?guī)ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)研究攻堅(jiān)這些“怪獸”化石標(biāo)本，在古生物研究中首次采用高速的動(dòng)力學(xué)模擬方法，證實(shí)“怪獸”的頭骨和頸椎的復(fù)雜結(jié)構(gòu)特別適應(yīng)于高速的頭對(duì)頭撞擊，有效性遠(yuǎn)高于麝牛等適應(yīng)頭部撞擊的現(xiàn)生動(dòng)物，也可能是生物演化史上最適應(yīng)頭部撞擊的脊椎動(dòng)物。

　　隨后，我們通過(guò)對(duì)“怪獸”內(nèi)耳結(jié)構(gòu)的高分辨率計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)和三維重建發(fā)現(xiàn)，“怪獸”內(nèi)耳與之前認(rèn)為的最有可能的?？平厝徊煌?，也不同于鹿科、麝科等，反而與現(xiàn)生的長(zhǎng)頸鹿在關(guān)鍵特征上一致，并得到具有大量數(shù)據(jù)積累的歐洲合作團(tuán)隊(duì)的確認(rèn)。

　　“怪獸”屬于長(zhǎng)頸鹿類這一初步結(jié)果讓我們豁然開朗：角的特征早已暗示了其長(zhǎng)頸鹿類的屬性，它具有從頂骨中心生長(zhǎng)的獨(dú)角，這在?？?、鹿科和叉角羚科中都從來(lái)沒(méi)有過(guò)，唯獨(dú)長(zhǎng)頸鹿和西瓦獸的角長(zhǎng)在頂骨上，長(zhǎng)頸鹿在額骨的中間還有一個(gè)獨(dú)角。

　　隨著大量“怪獸”牙齒化石也被發(fā)現(xiàn)，從另一個(gè)角度證明它是一種齒冠較高的長(zhǎng)頸鹿。在此基礎(chǔ)上，我們團(tuán)隊(duì)將“怪獸”正式命名為“獬豸盤角鹿”，其中，獬豸是中國(guó)古代的神獸，在頭頂上有一個(gè)獨(dú)角，它被認(rèn)為是麒麟的一種，而從明代以來(lái)，長(zhǎng)頸鹿傳入中國(guó)，人們就將其稱為麒麟；盤角，則是指它的標(biāo)志性特征——圓盤狀的大角。

　　中新社記者：獬豸盤角鹿化石研究，除得出其屬于長(zhǎng)頸鹿類這一結(jié)果外，在長(zhǎng)脖子演化方面有哪些重要發(fā)現(xiàn)？

　　王世騏：系統(tǒng)發(fā)育分析顯示，現(xiàn)生長(zhǎng)頸鹿與獬豸盤角鹿均屬于長(zhǎng)頸鹿超科，它們頭骨和頸部的形態(tài)差別很大，但都與雄性的求偶斗爭(zhēng)相關(guān)，而且都向極端的方向演化。

　　我們團(tuán)隊(duì)通過(guò)對(duì)比反芻類幾大類群，包括長(zhǎng)頸鹿類、牛類、鹿類、叉角羚類的角的形態(tài)，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)頸鹿類角的多樣性遠(yuǎn)高于其他幾大類群，并且形態(tài)往往偏向極端，這說(shuō)明長(zhǎng)頸鹿類求偶斗爭(zhēng)比其他反芻類更加高強(qiáng)度而且多樣化。

　　同時(shí)，長(zhǎng)頸鹿和盤角鹿都是極端的打斗者，它們的雄性為了爭(zhēng)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(zhǎng)頸鹿極端的頭頸部的形態(tài)學(xué)演化。

　　進(jìn)一步分析獬豸盤角鹿的生態(tài)環(huán)境和它所占據(jù)的生態(tài)位發(fā)現(xiàn)，當(dāng)時(shí)地球正處于一個(gè)溫暖時(shí)期，總體上來(lái)說(shuō)森林密布，但獬豸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，使得這一帶比其他地區(qū)要干旱一些。牙釉質(zhì)穩(wěn)定同位素表明，獬豸盤角鹿生活在開闊的草原之中，并且可能隨季節(jié)遷徙。對(duì)于當(dāng)時(shí)的動(dòng)物來(lái)說(shuō)，瘠薄的草原環(huán)境不如森林環(huán)境舒適，獬豸盤角鹿的激烈打斗行為，可能與生存環(huán)境帶來(lái)的壓力相關(guān)。

　　到現(xiàn)生長(zhǎng)頸鹿出現(xiàn)之初，也遭遇過(guò)類似獬豸盤角鹿的環(huán)境：約700萬(wàn)年前，東非高原也由森林環(huán)境轉(zhuǎn)變?yōu)殚_闊的草原，遠(yuǎn)古長(zhǎng)頸鹿賴以生存的環(huán)境逐步消失，促使它們必須適應(yīng)新的變化。現(xiàn)生長(zhǎng)頸鹿屬500萬(wàn)年前出現(xiàn)時(shí)，本來(lái)身體比較高大的長(zhǎng)頸鹿，可能在這個(gè)時(shí)期發(fā)展出利用甩動(dòng)脖子和頭部攻擊競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的方式，通過(guò)這種極端的斗爭(zhēng)方式，在性選擇的加持下，使得長(zhǎng)頸鹿的頸部在200萬(wàn)年時(shí)間內(nèi)迅速加長(zhǎng)，成為現(xiàn)生長(zhǎng)頸鹿屬，從而有效占領(lǐng)取食高處樹葉這樣一個(gè)相對(duì)邊緣化但回報(bào)頗豐的生態(tài)位。

　　中新社記者：獬豸盤角鹿化石研究論文獲國(guó)際頂級(jí)期刊發(fā)表，這項(xiàng)成果有什么重要意義？

　　王世騏：獬豸盤角鹿化石的發(fā)現(xiàn)，為揭開長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)脖子的演化之謎提供了重要化石證據(jù)。長(zhǎng)頸鹿科的化石中，頭頸部和角的形狀的多樣性非常高。長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)頸配小角，與獬豸盤角鹿的粗壯頸部配盤狀角，不過(guò)是其中兩個(gè)極端的例子，而這兩種形態(tài)都與雄性求偶中的打斗方式相關(guān)：長(zhǎng)頸鹿和盤角鹿都是極端的打斗者，它們的極端行為在性選擇的加持下，促生出長(zhǎng)頸鹿中極端的形態(tài)學(xué)演化。

　　回顧整個(gè)長(zhǎng)頸鹿的演化歷史，在演化之初，長(zhǎng)頸鹿類的生態(tài)地位就要比?？坡箍频雀舆吘壔@似乎預(yù)先決定了它們的演化道路：邊緣化的生態(tài)定位促進(jìn)了種內(nèi)的極端求偶競(jìng)爭(zhēng)，而極端求偶競(jìng)爭(zhēng)又促進(jìn)了極端的形態(tài)學(xué)演化。這足以引起學(xué)界對(duì)物種演化方向、策略以及結(jié)果的更深層次思考。

　　通過(guò)研究獬豸盤角鹿這個(gè)與長(zhǎng)頸鹿譜系相近、演化環(huán)境背景相似、演化策略相同的物種，極大促進(jìn)了我們對(duì)長(zhǎng)頸鹿脖子演化細(xì)節(jié)的認(rèn)識(shí)，雖然長(zhǎng)頸鹿長(zhǎng)頸演化仍存在許多不能完全了解的細(xì)節(jié)，但獬豸盤角鹿化石的研究則為獲取這一段秘事打開全新的窗口。

　　如果要問(wèn)長(zhǎng)頸鹿的長(zhǎng)脖子究竟是為了食還是為了性？我們最新研究給出了這樣的答案：食可能是一個(gè)結(jié)果，性可能是達(dá)到這個(gè)結(jié)果的途徑。重要的是，每一個(gè)物種，必須要在生態(tài)環(huán)境中找到自己的位置，才有可能在充滿挑戰(zhàn)的世界中存活下去。(完)

　　受訪者簡(jiǎn)介：

　　王世騏，青年古生物學(xué)家，中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類研究所古哺乳動(dòng)物研究室主任、研究員，中國(guó)科學(xué)院大學(xué)博士生導(dǎo)師。主要從事新生代大型哺乳動(dòng)物的系統(tǒng)演化及東亞地區(qū)新生代生物地層學(xué)研究，重點(diǎn)研究青藏高原隆升引起亞洲內(nèi)陸干旱化成為北半球開闊動(dòng)物群的演化中心這一重大科學(xué)問(wèn)題。已完成重要研究成果包括：發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)頸鹿類頭頸部特異演化(如長(zhǎng)脖子演化)的性別競(jìng)爭(zhēng)驅(qū)動(dòng)力和生態(tài)因素；提出早期象類采食方式分化和生態(tài)輻射以及采食器官由下頜向長(zhǎng)鼻轉(zhuǎn)移的演化過(guò)程；提出青藏高原及中亞內(nèi)陸是羊亞科動(dòng)物的演化中心，并找到重要化石證據(jù)；提出大型有蹄類的性別異時(shí)進(jìn)化理論。主持過(guò)和正在開展中國(guó)科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)子課題、科技部基礎(chǔ)專項(xiàng)子課題、國(guó)家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目子課題等多項(xiàng)科研項(xiàng)目，已發(fā)表專業(yè)學(xué)術(shù)論文近百篇。