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莫桑比克的非洲母象,天生不长象牙,背后的原因令人唏嘘

大多数人认为进化是缓慢的,至少是成百上千年的尺度。最近科学家发现,一场血腥的内战加速了戈龙戈萨非洲象群的进化进程。

当时象群差点被斩尽杀绝,最后迫于人类的压力,大量“无牙象”如雨后春笋般冒了出来,它们不知道该高兴可以就此躲过人类的猎枪,还是哭诉没有象牙将面对新的生存危机。

故事还要从2016年说起,普林斯顿大学有个专门研究蜥蜴的进化生物学家,肖恩・坎贝尔-斯塔顿(Shane Campbell-Staton),一天夜里凌晨三点,他躺在床上刷视频。大数据推送了一条莫桑比克戈龙戈萨国家公园的象群视频,结果好奇心让他彻夜难眠。

视频描述了一件怪事:在戈龙戈萨象群中,很多非洲母象没有象牙。坎贝尔-斯塔顿认为这太不正常了,据他所知无牙象的非洲象在种群中的比例应该很低。

世界上现存3种大象:非洲象属的丛林象和草原象,亚洲象属的亚洲象。其中,两种非洲象的雄性与雌性都有长长的象牙,而亚洲母象只有少量有象牙,但非常短,基本不突出口外。因此,视频不免让人浮现出惊人的想法:难道非洲象要进化了?为什么只有母象出现这种情况?

毕竟术业有专攻,坎贝尔-斯塔顿联系上研究大象的同事。那边的回复是“竟然有这种情况?”显然没有人调查过,但生物学家罗伯特・普林格尔向他发出邀请:“要不我们组团过去研究研究?”坎贝尔-斯塔顿没有丝毫犹豫,俩人一拍即合,带着普林士顿的研究团队便出发了。

无牙进化的驱动力

7个月后,坎贝尔-斯塔顿坐在一架直升机上数着脚下的大象。在几个月的研究过程中,他发现1977年无牙雌象占据象群的比例不到20%,而2004年就增加到了33%。由于数值变化太大且太快,他得出一个结论,母象不长牙绝非巧合,背后一定存在某种强大的进化驱动力。很快研究团队便找到了原因,但也带来了更大的困惑!

1977年,莫桑比克爆发了长达15年的内战,对战双方为了升级兵力与装备,疯狂捕杀非洲象获取象牙。1992年,仗打完了,非洲象却成了最大的受害者,相比战前,数量下降超过90%。剩下的大象,有一部分是运气,有一部分是“成色不好”,其中就包括了数量原本就少的无牙母象。这导致了战争过程中,无牙母象在象群中的比例猛增,高峰时达到了51%,相当于两只母象中就有一只是无牙的。

随着战争结束, 正常非洲母象的数量有所增长,但依然掩盖不了无牙母象已经占据一定数量的优势。从雌性非洲象出生情况来看,战争之前无牙约为18.5%,而战争之后为33%,无牙母象的出生率增幅几乎翻番,占据了母象1/3的天下。坎贝尔-斯塔顿表示:

多年的动荡改变了该种群的进化轨迹。

如果失去象牙能保平安或许还好,但这种变化存在致命的缺陷,让无牙母象一半的雄性后代胎死腹中。

致命的缺陷

在象群中,只有母象出现了无牙的进化,同时研究团队还发现了更怪异的数据――新生的小象有三分之二为雌性,显然“无牙”的传承与性别有关。

性别取决于X染色体与Y染色体,如果两条性染色体均X,为雌性;反之一条为X,另一条是Y则为雄性,或者说携带Y染色体为雄性,正常情况下男女出生的概率为1:1。

战争之后,无牙母象后代的“男女”比例为1:2,可以简单理解为“每生4个孩子就会丢掉一个男孩”,丢哪去了呢?研究团队对象群进行分组基因测序后发现,一个称为“AMELX”基因的变异可能是非洲象无牙的元凶,AMELX存在于X染色体中,而且还是个显性基因。

简单来说,如果母象XX染色体中,其中一条或两条X染色体存在AMELX基因突变,那么母象就会表现无牙。对于雄性XY染色体来说,如果雄性胚胎唯一一条X染色体中存突变的AMELX基因,那么会直接胎死腹中,反之为正常有牙雄性后代。因此,雄性要么有牙正常出生,要么死。

实际上,其他哺乳动物包括人类的X染色体中也存在AMELX基因,存在该突变基因的女性会缺乏上侧切牙,或者上侧切牙长度较短并且较脆易碎。如果该女性将突变的AMELX基因传递给男性胎儿,通常会在妊娠晚期流掉。

(斯里兰卡的亚洲象)

或许随着基因进一步变化,胎死腹中的现象可以被修补。例如:在斯里兰卡,早期亚洲象由于猎杀的压力,导致90%的亚洲公象不再长象牙。在戈龙戈萨暂时还没有出现这样的迹象。随着无牙非洲母象数量的增加,大量“无牙公象”难以来到世间,势必会引发生态圈的各种连锁反应。

生态系统的涟漪

象牙对于大象来说就像是人类的手,可以剥去树皮,挖掘矿物质,或在干旱时期掘土寻找地下水。研究团队通过对象群的粪便样本进行了分析,发现戈龙戈萨象群的饮食发生了改变。因为剥不了树皮,很多大象只能吃草,而不是原本的豆类与坚韧的木本植物。

象牙也是非洲热带草原的生态环境的“手”。很多动物依赖大象的长牙挖洞取水,从而在旱季幸存下来。大象推倒树木进行剥皮也为种子创造了新的空间,为其他物种创造新的栖息地。这是非洲象维持热带草原生物多样性的重要一环,然而这支手短期内将失去作用。

内战早已结束,但象群想要恢复原本的模样可能需要一个世纪。坎贝尔-斯塔顿表示:

这是人类活动如何改变整个生命之树物种进化轨迹的一个例子,除了五次大灭绝事件之外,人类是历史上最具影响力的进化驱动力。

普林斯顿大学将这项研究发表在《science》中。