一项研究发现，广为人知的剑齿虎反复进化出标志性的牙齿作为最佳狩猎工具，揭示了它们牙齿结构和狩猎策略的惊人多样性。研究人员利用 3D 打印牙齿复制品和计算机模拟等创新技术，揭示了为什么剑齿虎等剑齿虎的强大牙齿具有进化优势。他们的研究不仅突出了牙齿形状和狩猎策略的多样性，还讨论了该物种的灭绝敏感性及其对进化生物学的影响。
剑齿虎的进化优势
以标志性的剑齿虎为代表的剑齿虎在多个哺乳动物群体中独立进化。今天（1 月 9 日）发表在《当代生物学》上的一项新研究揭示了原因：这些独特的牙齿“功能最佳”，使它们能够非常有效地刺穿猎物。
这项研究由布里斯托尔大学的科学家与莫纳什大学的合作者领导，他们发现剑齿食肉动物的长而锋利的刀片状牙齿作为狩猎和捕获猎物的专业工具具有显著的优势。
研究结果不仅解释了为什么剑齿适应性在哺乳动物中至少出现了五次，而且还为它们最终的灭绝提供了见解。虽然牙齿高度专业化，但它们可能充当了“进化棘轮”，提高了狩猎成功率，但当生态系统发生变化、猎物变得稀缺时，这些食肉动物更容易灭绝。
图表显示功能优化驱动极端剑齿形态的反复进化。图片来源：Tahlia Pollock
剑齿特征的平衡
研究小组着手测试剑齿形状是否是两种相互竞争的需求之间的最佳平衡：足够锋利和细长以有效刺穿猎物，以及足够钝和坚固以抵抗折断。他们利用 3D 打印钢制牙齿复制品，进行了一系列咬合实验和先进的计算机模拟，分析了 95 种不同食肉哺乳动物牙齿的形状和性能，其中包括 25 种剑齿虎。
布里斯托尔地球科学学院古生物学研究小组的主要作者 Tahlia Pollock 博士解释说：“我们的研究有助于我们更好地了解极端适应性是如何进化的——不仅仅是剑齿虎，而是整个自然界。通过结合生物力学和进化论，我们可以揭示自然选择如何塑造动物来执行特定任务。”
另一项重要发现挑战了传统观点，即剑齿虎只分为两类：“短剑齿虎”和“弯刀齿虎”。相反，这项研究揭示了剑齿虎的一系列形状，从 Barbourofelis fricki 的长而弯曲的牙齿到 Dinofelis barlowi 的更直、更坚固的牙齿。这支持了越来越多的研究，表明这些捕食者的狩猎策略比以前认为的更加多样化。
未来的研究和影响
展望未来，该团队计划扩大他们的分析范围，涵盖所有牙齿类型，旨在揭示塑造动物界不同牙齿结构进化的生物力学权衡。
“这些发现不仅加深了我们对剑齿捕食者的理解，而且对进化生物学和生物力学也有更广泛的影响，”莫纳什大学生物科学学院的 Alistair Evans 教授补充道。“这项研究的见解甚至可以帮助为工程中的仿生设计提供信息。”
编译自/scitechdaily