新疆準噶爾盆地中新世早期獬豸盤角鹿化石極大促進對長頸鹿長脖子演化的認識

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 （王宇、郭肖聰複原）

獬豸盤角鹿高速撞擊有限元模擬，A為具有複雜的頭頸關節時的碰撞摸擬，碰撞很穩定；B為移除複雜的頭頸關節時的碰撞摸擬，頸部發生折斷

準噶爾盆地1700萬年前的動物群，正中間為獬豸盤角鹿（郭肖聰複原）
（神秘的地球uux.cn報道）據中國科學院古脊椎動物與古人類研究所：長頸鹿的脖子如何變長，這是進化生物學的旗幟性論題，自拉馬克和達爾文時代便成為研究的焦點，用進廢退論和自然選擇論都在這優雅的長脖子上生發演繹而來。雖然兩位泰鬥對長頸鹿脖子伸長過程的認識有較大的分歧，但脖子伸長的動力是吃到高處的樹葉，拉馬克和達爾文都沒有懷疑。 
隨著對長頸鹿行為觀察的加深，科學家才認識到，長頸鹿優雅的長脖子居然是雄性間為求偶競爭的武器，它們揮動2~3米長的脖子，用厚重的，帶有小角和骨質瘤的頭骨，打擊競爭對手的薄弱部分，就如同古代的武士，揮起流星錘遠程攻擊對手。脖子越長，對對手的傷害就越強烈。溫文爾雅的長頸鹿事實上是一些凶狠的鬥士，這種殘暴的求偶鬥爭常常能造成對手的重傷甚至死亡。研究發現，長頸鹿雄性的頸部大小與社會等級直接相關，求偶競爭才是長脖子演化的驅動力的新觀點衝擊了原有的認識。 
2022年6月3日，以中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王世騏研究員、鄧濤研究員和孟津客座研究員為通訊作者，王世騏為第一作者的國際團隊在Science雜誌發表了題為"Sexual selection promotes giraffoid head-neck evolution and ecological adaptation"的研究論文，研究了一種奇異的早期長頸鹿——獬豸盤角鹿（Discokeryx xiezhi），極大促進了對長頸鹿的長脖子演化的認識，並對求偶鬥爭和取食壓力兩種因素進行了深度的結合。化石發現於新疆準噶爾盆地北緣中新世早期約1700萬年前的地層中，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征，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。研究團隊利用有限元方法，在古生物研究中首次采用高速的動力學模擬方法，證實獬豸盤角鹿的頭骨和頸椎的複雜結構特別適應於高速的頭對頭撞擊，對頭骨和腦部的保護遠優於麝牛等適應頭部撞擊的現生動物，也可能是有史以來最適應頭部撞擊的脊椎動物，成為生物演化史上的一大奇觀。 
貝葉斯和最簡約係統發育分析均顯示，現生長頸鹿與獬豸盤角鹿均屬於長頸鹿超科，它們頭骨和頸部的形態差別很大，但都與雄性的求偶鬥爭相關，而且都向極端的方向演化。研究團對比了反芻類幾大類群，包括長頸鹿類、牛類、鹿類、叉角羚類的角的形態，發現長頸鹿類角的多樣性遠高於其它幾大類群，並且形態往往偏向極端，這說明，長頸鹿類求偶鬥爭比其它反芻類更加高強度而且多樣化。長頸鹿和盤角鹿都是極端的打鬥者，雄性為了爭奪雌性的芳心，不惜發展出一些極端的武器，極端的行為在性選擇的加持下，促生了進化史上各種長頸鹿極端的頭頸部的形態學演化。 
研究團隊進一步分析了獬豸盤角鹿的生態環境和它所占據的生態位。當時地球正處於一個溫暖時期，總體上來說森林密布，但盤角鹿生存的新疆地區，由於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要幹旱一些。牙釉質穩定同位素表明，獬豸盤角鹿生活在開闊的草原之中，並且可能隨季節遷徙。對於當時的動物來說，草原環境是瘠薄的，不如森林環境舒適。獬豸盤角鹿的激烈打鬥行為，可能與生存環境帶來的壓力相關。 
到了現生長頸鹿出現之初，也遭遇過類似的環境。約在700萬年前的時候，東非高原也由森林環境轉變為開闊的草原，遠古長頸鹿賴以生存的環境逐步消失，促使它們必須適應新的變化。本來身體比較高大的長頸鹿，可能在這個時期發展出來了利用甩動脖子和頭部攻擊競爭對手的方式，通過這種極端的鬥爭方式，在性選擇的加持下，使得在200萬年的時間內長頸鹿的頸部迅速加長，成為現生的長頸鹿屬（Giraffa），從而有效占領了取食高處樹葉這樣一個相對邊緣化，但回報還是頗豐的生態位。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。 
由此可見，長頸鹿類的生態地位要比牛科鹿科等更加邊緣化，這種演化初始的生態定位似乎預先決定了它們的演化道路：邊緣化的生態定位促進了種內的極端求偶競爭，而極端求偶競爭又促進了極端的形態學演化。用今天習慣的用語可以說，是選擇大於努力，還是努力大於選擇？這足以引起我們對物種演化方向、策略以及結果的更深層次的思考。該項成果通過研究獬豸盤角鹿這個與長頸鹿譜係相近、演化環境背景相似、演化策略相同的物種，極大地促進了我們對長頸鹿脖子演化細節的認識，豐富了進化生物學這一旗幟性迷題的內涵。 
此項研究得到中國科學院先導科技專項、第二次青藏高原綜合科學考察研究和國家自然科學基金委員會等基金的資助。（原標題：奇異的化石揭示長頸鹿演化謎題的關鍵驅動力）
論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.abl8316
相關報道：求食？求偶？化石顯示，長頸鹿脖子變長竟源自極端“內卷”……
（神秘的地球uux.cn報道）據文匯報（許琦敏）：長頸鹿的脖子如何變長？對於這個進化生物學的旗幟性論題，曾有兩種主要觀點：一種認為是為了吃到高處的樹葉，而另一種認為是長頸鹿雄性之間求偶競爭的結果。
2022年6月3日，以中國科學院古脊椎動物與古人類研究所王世騏研究員、鄧濤研究員和孟津客座研究員為通訊作者，王世騏為第一作者的國際團隊在《科學》雜誌發表論文，研究了一種奇異的早期長頸鹿——獬豸盤角鹿（Discokeryx xiezhi），極大促進了對長頸鹿的長脖子演化的認識，並對求偶鬥爭和取食壓力兩種因素進行了深度的結合。
脖子變長，求食？求偶？
自拉馬克和達爾文時代，長頸鹿的脖子便成為生物進化研究的焦點——用進廢退論和自然選擇論。這兩種理論都認為，長頸鹿脖子伸長的動力是為了吃到高處的樹葉。
隨著對長頸鹿行為觀察的加深，科學家才認識到，長頸鹿優雅的長脖子居然是雄性間為求偶競爭的武器。
溫文爾雅的長頸鹿事實上是一些凶狠的鬥士，這種殘暴的求偶鬥爭常常能造成對手的重傷甚至死亡。它們揮動2~3米長的脖子，用厚重的、帶有小角和骨質瘤的頭骨，打擊競爭對手的薄弱部分，就如同古代的武士揮起流星錘，遠程攻擊對手脖子越長，對對手的傷害就越強烈。
研究發現，長頸鹿雄性的頸部大小與社會等級直接相關，求偶競爭才是長脖子演化的驅動力的新觀點衝擊了原有的認識。
奇觀！頸椎超適應“高速撞擊”
此次論文中研究的化石，發現於新疆準噶爾盆地北緣中新世早期約1700萬年前的地層中，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征，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。
獬豸盤角鹿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。
研究團隊利用有限元方法，在古生物研究中首次采用高速的動力學模擬方法，證實獬豸盤角鹿的頭骨和頸椎的複雜結構特別適應於高速的頭對頭撞擊，有效性遠高於麝牛等適應頭部撞擊的現生動物，也可能是有史以來最適應頭部撞擊的脊椎動物，成為生物演化史上的一大奇觀。
科學家分析發現，現生長頸鹿與獬豸盤角鹿均屬於長頸鹿超科，它們頭骨和頸部的形態差別很大，但都與雄性的求偶鬥爭相關，而且都向極端的方向演化。
研究團對比了反芻類幾大類群，包括長頸鹿類、牛類、鹿類、叉角羚類的角的形態，發現長頸鹿類角的多樣性遠高於其它幾大類群，並且形態往往偏向極端。這說明，長頸鹿類求偶鬥爭比其它反芻類更加高強度而且多樣化。
“長頸鹿和盤角鹿都是極端的打鬥者，雄性為了爭奪雌性的芳心，不惜發展出一些極端的武器。”王世騏解釋，極端的行為在性選擇的加持下，促生了進化史上各種長頸鹿極端的頭頸部的形態學演化。
極端“內卷”造就極端形態
研究團隊進一步分析了獬豸盤角鹿的生態環境和它所占據的生態位。
1700萬年前，地球正處於一個溫暖時期，總體上來說森林密布。但在盤角鹿生存的新疆地區，由於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要幹旱一些。
牙釉質穩定同位素表明，獬豸盤角鹿生活在開闊的草原之中，並且可能隨季節遷徙。對於當時的動物來說，草原環境是瘠薄的，不如森林環境舒適。獬豸盤角鹿的激烈打鬥行為，可能與生存環境帶來的壓力相關。
現生長頸鹿出現之初，也遭遇過類似的環境。約在700萬年前的時候，東非高原也由森林環境轉變為開闊的草原，遠古長頸鹿不得不適應新的變化。本來身體比較高大的長頸鹿，可能在這個時期發展出來了利用甩動脖子和頭部攻擊競爭對手的方式。在性選擇的加持下，使得在200萬年的時間內長頸鹿的頸部迅速加長，成為現生的長頸鹿屬（Giraffa），從而有效占領了取食高處樹葉這樣一個相對邊緣化，但回報還是頗豐的生態位。
由此可見，長頸鹿類的生態地位要比牛科鹿科等更加邊緣化，這種演化初始的生態定位似乎預先決定了它們的演化道路：邊緣化的生態定位促進了種內的極端求偶競爭，而極端求偶競爭又促進了極端的形態學演化。
該項成果通過研究獬豸盤角鹿這個與長頸鹿譜係相近、演化環境背景相似、演化策略相同的物種，極大地促進了我們對長頸鹿脖子演化細節的認識，豐富了進化生物學這一旗幟性迷題的內涵。