作者:方舟子 来源:中国青年报 发布时间:2010-5-12 11:33:11
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方舟子:长颈鹿的脖子为什么那么长
 
长颈鹿是从“短颈鹿”进化而来的,这个事实毫无疑义,古生物学家甚至找到了介于二者之间的过渡型“中颈鹿”的化石。但是长颈鹿的脖子是怎么进化来的?这个问题的答案就不是那么显然了。我们从中学生物课学到过,历史上有两种关于生物进化的理论曾经争得很厉害,课本上举的例子,正是关于长颈鹿的进化。
 
第一个关于生物进化的理论是拉马克提出来的,其核心是有一种内在的动力驱使生物向前发展,而由于“用进废退”,习性会让生物的器官出现独特的形态。在1809年出版的《动物哲学》一书中,拉马克举长颈鹿为例说明后者:“观察习性影响长颈鹿奇特的形态和大小,是很有意思的:这种最高的哺乳动物生活在非洲内地,那里的土壤几乎总是干枯、贫瘠的,因此它不得不靠吃树叶为食,一直尽力要够到树叶。由于该物种长期保持着这个习惯,导致了它的前肢变得比后肢长,而它的脖子则延长到了这样的长度,长颈鹿即使不用后肢直立,高度也能达到6米。”
 
达尔文提出了第二个关于生物进化的理论,那就是自然选择学说。不过,最早用自然选择来解释长颈鹿脖子的进化的,不是达尔文,而是独立提出自然选择学说的华莱士,是他在1858年寄给达尔文的论文中简单地提到的。
 
华莱士当时并不知道达尔文已秘密研究自然选择学说很多年。他的来稿促使达尔文在第二年发表《物种起源》。也许是不想和华莱士撞车,达尔文在《物种起源》的早期版本中并没有提及长颈鹿的脖子进化,而是以长颈鹿尾巴为例。一直到《物种起源》的第6版,为了反击动物学家米瓦特的批评,才用很长的篇幅讨论长颈鹿脖子的进化。其主要观点是:原始长颈鹿中有的较高有的较矮,当食物缺乏时,较高的个体能吃到较高处的树叶,是其他动物吃不到的,因此有生存优势,能留下更多的后代。一代又一代选择的结果,长颈鹿的脖子就变得越来越长。
 
遗传学建立以后,人们知道了后天获得的性状是无法遗传的,即使长颈鹿的祖先由于老是伸脖子让脖子长了一点,也无法让后代天生就有长脖子。拉马克的假说无人相信了,达尔文的说法就传开了。非洲草原在旱季时的确会出现食物缺乏,而长颈鹿作为最高的动物,也的确能吃到其他动物吃不到的树叶,达尔文的解释非常直观,很有说服力。
 
但是这个解释也只是假说,并没有证据。反而有些反面的证据。例如,长颈鹿并不是总是伸长脖子吃高处的树叶,在有的地方,长颈鹿大约有一半的时间是弯着脖子吃低处的树叶。而且,与达尔文设想的相反,在旱季时反而是高树的叶子少了,长颈鹿不得不去吃矮灌木的叶子,这个时候长脖子似乎并没有显示出生存优势。
 
长脖子还有生存劣势。由于头比心脏几乎高了3米,为了能保障大脑的血液供应,长颈鹿的心脏很大,动脉管壁很厚,使得长颈鹿的血压是所有哺乳动物中最高的。对生存不利的特征有时也能进化出来。例如雄麋鹿的大角并不利于生存,但是由于雄麋鹿用角打架争夺配偶,让大角有了生殖优势,这些笨重的特征不仅保留了下来,反而越来越笨重。达尔文把这种现象叫做性选择。
 
那么长颈鹿的长脖子是不是对它们的求偶很重要呢?是的。在求偶季节,雄长颈鹿会挥动长脖子互相撞头进行决斗,脖子越长,就越容易获胜取得交配的机会。这种决斗非常激烈,有时甚至能导致死亡。雌鹿也比较喜欢接纳脖子较长的雄鹿。
 
因此瑞典动物学家西蒙斯和纳米比亚动物学家希培斯在1996年提出长颈鹿的长脖子是性选择的结果。那么为什么雌长颈鹿也会有个没什么用的长脖子呢?有时候只对一性有用的特征,由于遗传的原因,也会在另一性出现,例如雄性哺乳动物的乳头。不过在这种情况下,两性还是会出现显著差别的(毕竟雄性的乳头是不发育的)。西蒙斯和希培斯认为雄长颈鹿的头、脖子都比雌鹿重,就体现了这种差异。
 
但是最近这个假说也受到了挑战。南非动物学家米歇尔等人测量了38头长颈鹿的头重、颈重、颈长、腿长、颈长与腿长比,发现两性之间并无差异。虽然成熟雄鹿的头、脖子的重量都比雌鹿重,但是它们的体重也比较重,如果考虑到体重的差别,两性的形态差异就消失了。
 
在南非,长颈鹿一般都吃高处的树叶,这样一口能吃下更多的叶子。这是因为低处的叶子被其他吃树叶动物吃了,还是因为高处的叶子本来就比较多?另一个南非研究小组做了实验,把一些金合欢树(长颈鹿的主食)围起来不让吃,一个生长季节后,发现这些树高处和低处的树叶量是一样的,没围的树低处树叶量较少是被其他动物吃掉的。也就是说,长颈鹿吃高处的树叶是本能地避免与其他吃树叶动物竞争。这个实验结果支持达尔文的吃树叶假说。
 
孰是孰非,只能继续争下去。也许是多种因素的一起作用影响了长颈鹿脖子的进化。这个问题的答案,要比教科书编者想象的复杂得多。
 
 
 
 
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