生物未解之謎之一,長頸鹿的脖子為什麼那麼長?

2021-01-08 怪人科普

涉及單一生物性狀的成因,人類總是缺乏解釋,長頸鹿的脖子為什麼那麼長就是其中之一,儘管目前人類已經提出了多種解釋或者假說,仍不能完美解釋長頸鹿的脖子問題。

對生物進化的研究,從200多年前已經開始,一批有見識的學者認識到生物的性狀和環境等因素之間的關係,希望找到規律性的、適應於多數生物演化的假說和理論,也經歷了一些挫折,直到現在,進化論已經成為生物學必修課程,在全世界95%的生物學家都支持進化論,其餘的科學家中也多只是針對某一項研究提出質疑,而不是質疑整個生物進化的理論體系,正經的自然科學雜誌上再也沒有想要推翻進化論的文章。

用進廢退進化觀

在拉馬克進化觀中,生物遵循著「用進廢退」的進化模式。在人類中,如果長期臥床或者長期用單獨的一隻手,那麼相應的肌肉群會變得更加豐滿,相比而言另一側肢體的肌肉則會稍有萎縮。拉馬克進而將這種現象應用於生物進化的解釋中,但是他忽略了一點,用進廢退僅僅只能針對生物個體,因為這種因素導致的肢體性狀的變化是不具備遺傳性的。

按照用進廢退理論的主張,長頸鹿的脖子之所以那麼長是因為在非洲稀樹草原經歷了植被的變化,植物的葉片長得越來越高,長頸鹿為了去夠樹葉吃,逐漸將脖子拉長了。

用進廢退理論的缺陷

根據生物活動的研究,長頸鹿經常吃的植物並非高大的樹木,反而是灌木叢,灌木叢更加矮小,長頸鹿吃的時候甚至需要低下頭顱,而且根據地質學等研究,歷史上非洲稀樹草原的樹木並不像相待那樣枝葉長在頂端。從長頸鹿的生理構造上來看,吃樹葉長長脖子,可這也增加了它們喝水和心臟輸血的難度,反而不利於生存。

自然選擇的生物進化觀

達爾文時代提出了自然選擇為基礎的進化觀,當時缺乏實驗證據,更多是依據生物現象觀測得出的結論,即環境可以影響生物的變異和演化特徵。到了孟德爾時,這位偉大的科學家想到了用豌豆等性狀容易分離且生殖力強的植物來觀測生物的遺傳和變異,提出了「遺傳因子」等概念,這時人們才知道影響遺傳的有生物的內在因素,那時還不知道遺傳因子具體是什麼。現在我們都知道了,遺傳因子就是基因。用進廢退的進化觀未考慮因為生物自身活動導致的形體的改變是不能改變遺傳物質的,不具備遺傳性。所以珍對長頸鹿脖子為什麼那麼長,就需要別的解釋。

通過觀察長頸鹿的行為,科學家發現長頸鹿的脖子對它們的生存不僅僅是吃喝那麼簡單,長頸鹿的長脖子加上碩大的頭顱構成強大的武器,雄性長頸鹿也用長脖子鬥爭。而且在觀察中,脖子越長的長頸鹿頭就相對更重,在爭鬥中有更長的加速距離,因此在爭鬥的時候就越強力,而在自然界爭鬥能力強的個體更容易獲得雌性個體的青睞,因此科學家認為長頸鹿的脖子是基於性選擇的結果。其實不僅僅是脖子,長頸鹿的大長腿也是搏鬥的利器,能夠毫不留情強力地塔在獅子身上,偶有被長頸鹿踩死的獅子。

化石依據

在演化史中,長頸鹿的脖子也經歷了較長的時間才有現在這麼長,主要是由於環境選擇加上性選擇等多種因素共同影響。在中新世初,長頸鹿從鹿科動物中分化出來,迄今發現最早的最早的長頸鹿科化石是Climacoceras和Canthumeryx,後來經過古麟-薩摩獸-現代長頸鹿才成長為如今的長頸鹿模樣。

結語

儘管如今以自然選擇為基礎的進化觀已經被上升到理論高度,相應的生物學理論也已經被應用於實踐之中,包括雜交育種、基因編輯育種等都是進化論的實際應用技術,已經徹底地改變了人類的生活,而且在醫學領域中的應用也正在逐漸加深,因此如今已經沒有多少科學家公開反對進化論,頂多也只是質疑生物某一種性狀的進化機制。

但是自然界足夠複雜,地球環境複雜多樣,多細胞生物體本身就是大量不同性狀的結合體,通過化石等研究某種生物進化的大體脈絡可行,但是針對某一單一性狀卻缺乏合理有效的解釋方式,也說明人類對生命的認識還有相當的不足。

但就像達爾文時代不知道基因一樣,現代的科學水準也有自身時代的限制,現在的未解之謎,將可能在未來被破解。

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    這個問題的答案就不是那麼顯然了。我們從中學生物課學到過,歷史上有兩種關於生物進化的理論曾經爭得很厲害,課本上舉的例子,正是關於長頸鹿的進化。 第一個關於生物進化的理論是拉馬克提出來的,其核心是有一種內在的動力驅使生物向前發展,而由於「用進廢退」,習性會讓生物的器官出現獨特的形態。
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