长这么高，为什么腿还这么细啊？
原创 鱼鱼
长颈鹿（Giraffa camelopardalis）高耸于非洲开阔的稀树草原之上，其标志性的长脖子加上大长腿，使它们成为现存陆地上最高的哺乳动物，成年雄性最高可达5.8米，雌性比雄性略矮，最高可达4.3米。在古老的书面记录中，它们被描述为“外观华丽、步态独特、身形巨大、形态各异”的卫士，在古代文明乃至一些现代文明中受到尊敬。
其他动物一看长颈鹿脸色就知道有没有危险
长颈鹿原产于撒哈拉以南非洲的大部分地区，其范围从乍得延伸至南非，而在上个世纪，人类活动几乎将长颈鹿从西非的栖息地清除，仅在东非和南非还有它们活动的身影，目前，按照颜色、图案变化以及活动范围，长颈鹿分为九个亚种，包括马赛长颈鹿、北长颈鹿、科尔多凡长颈鹿 、努比亚长颈鹿、西非长颈鹿 、网纹长颈鹿、南部长颈鹿、安哥拉长颈鹿 、南非长颈鹿 ，每个亚种都是重要的基石物种，在当地生态系统中发挥着独特的作用。
作为偶蹄目的一员，长颈鹿与鹿和牛都有亲缘关系，但它属于一个单独的科，即长颈鹿科，仅包括长颈鹿及其近亲霍加狓。
长颈鹿与霍加狓
但科学家对线粒体 DNA 序列比较发现，长颈鹿和霍加狓与它们的共同祖先差异估计为11.5mya，也就是说，它俩在一千万年前就分家了，为了搞清楚长颈鹿这么多年经历了什么，科学家进一步对13581只长颈鹿、霍加狓和牛的基因进行对比研究，结果表明在长颈鹿中有70个基因表现出一定的遗传分化，而基于Gene Ontology 数据库对其生物进程的网络分析，发现这些基因主要集中在8个功能簇上，包括发育、细胞增殖、代谢、神经系统、双链DNA修复、免疫和中心体功能。值得注意的是，控制生长发育的同源框基因、成纤维细胞生长因子（FGF）几乎占据了这些基因的一大半，这也揭示了长颈鹿异于常人的身高之谜。
长颈鹿和霍加狓与其共同祖先的分歧
长颈鹿长这么高很大程度上是由脖子撑起来的，但不同于长颈鸟类那样增加了很多颈椎，与人类和其他哺乳动物一样，它们也只有七根颈椎，只不过每根稍微长了那么亿点点。在同源框基因（保证生物在正常位置发育出正常形态的身体部位）的组合作用下，它们颈椎发育的空间被延伸了，也就是说，原本只能长7~8cm的颈椎，在长颈鹿这边可能长到20~30cm。空间加长后，FGF信号有了发挥的空间，在早期胚胎发育过程中便有了颈椎的雏形，因此长颈鹿幼崽刚生下来就有一米多高。
长颈鹿头骨与颈椎骨架 图源bone clones
而长高后压力就来到了心血管系统这边，由于长颈鹿的身高比其他哺乳动物高出很多，其血压也更高（心脏处血压约为220/180 mm Hg），为了将血液泵送至距离心脏两米多高的大脑，长颈鹿心脏简直是加了一个涡轮增压，对于人类来说，高血压的代价会导致心肌增厚并且变得僵硬，从而引发心力衰竭、肾衰竭以及脚踝浮肿。通过解剖长颈鹿的心脏心室发现它们也有类似于人类高血压引起的心肌增厚，但并未出现僵硬或纤维化，并且在心脏收缩后心室压力得到快速恢复也意味着舒张功能是有效的。此外，有研究人员记录了麻醉后长颈鹿心脏血液输出量只有正常水平的一半左右，因此心脏的能量消耗其实与其他哺乳动物差不多。
当然，不光是心脏，支撑长颈鹿的四条大长腿也暗藏玄机，在重力作用下，离心脏较远的下肢会因为血液回流较差导致水肿，但长颈鹿身上有着特殊的技巧，它们的大长腿其实包裹着一层紧实的结缔组织来压缩腿部组织并防止液体聚集，同时在膝盖附近还有非常厚的动脉管壁，可以起到限流的作用，从而避免了长颈鹿的下肢血管被血液撑爆的可能性。
“豹纹紧身裤”
极致的身高没有给长颈鹿带来困扰，但人类农业扩张在非洲的蓬勃发展，让长颈鹿正在失去一些最重要的栖息地，以及它们的主要食物来源——金合欢树。而这种栖息地碎片化导致长颈鹿种群之间的基因交流变少，而有限的遗传多样性将阻碍它们适应不断变化的环境和抵御疾病的能力。
主要参考来源：
1.https://doi.org/10.1038/ncomms11519
2.https://www.newworldencyclopedia.org/entry/Giraffe
3.https://doi.org/10.1146/annurev-physiol-031620-094629
4.姚水平, 陈泽文, 何风华,等. 长颈鹿脖子延长的进化机制[J]. 生物学通报, 2019, 54(4):3.
- 作者信息 -
鱼鱼 中国科普作家协会优秀科普作品银奖获得者，清蒸鱼头、麻辣鱼头等各种鱼头爱好者。
