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【中国科学报】最大剑齿虎显示其家族镶嵌进化

2016-11-28 中国科学报 王晨绯
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  中国科学院古脊椎动物与古人类研究所邓涛等人在最新出版的《古脊椎动物学报》上报道了采自甘肃武都晚中新世晚期(距今725万~530万年前)三趾马红土中的一件大型的恐剑齿虎头骨,代表一个雄性个体。这件头骨的顶线长度达415毫米,超过此前所有已知的剑齿虎头骨,计算得到其体重为405公斤。其解剖特征提供的新证据表明,即使在最大的具剑形犬齿的食肉目动物中也存在不同的捕杀方式,并揭示了在剑齿虎中导致功能和形态多样性镶嵌进化的另一种机制。

  庞大体型影响着动物结构和功能的许多方面。在现生食肉动物中,几乎所有体重大于21公斤的种类都会捕猎与其体重相当或更大的猎物,这符合节约能量的策略。由于剑齿虎通常都是体型强壮的动物,因此它们被认为比现代的大型猫科动物能够捕猎更大的猎物。

  “有几个特点指示恐剑齿虎利用其犬齿穿透至咽喉并造成大量失血来捕杀猎物,就像在更进步的剑齿虎中被推断的行为。”邓涛团队概括这些特点包括:高冠、扁平和带锯齿的上犬齿,这种形态的剑齿非常适合刺穿猎物的皮肉,而不太适合咬碎后颈或窒息咽喉;增大的乳突嵴,前后方向上轻微隆起的乳突和头基部的中嵴指示肌肉附着的位置与适应犬齿刺杀行为一致;伸长和倾斜的枕区,在上下颌关闭时能更好地通过颞肌的运动使前部牙齿(门齿和犬齿)产生比裂齿更强的力量。

  另一方面,在具剑齿的食肉性哺乳动物中也有显著的差别,说明它们存在行为和生态上的多样性。“如果咽喉刺杀是剑齿虎的主要捕猎技术,那么大型猎物的猎杀则需要更大的口部开启程度,例如刃齿虎的血盆大口可以达到120°。”邓涛解释。然而,恐剑齿虎具有发达的前、后关节突,使其连接头骨和下颌骨的关节窝变得非常深,与现代的豹亚科动物,如狮和豹相似,因此其张口程度受到限制,只有约70°的中等水平。此外,恐剑齿虎倾斜的枕部指示颞肌的纤维比剑齿虎要差。因此,功能形态学显示恐剑齿虎的猎杀机制不同于更特化的剑齿虎,而是在某些方面相似于现生狮子和豹子以及原始的早期猫类,使其只能捕获体型相对较小的猎物。

  剑形牙齿最初发展的关键优势在于刺杀行为的有效性,这将导致猎物大量失血而不是使其窒息,而猎物的体型不是其追求的目的。此后,比恐剑齿虎具有更大张口程度和更特化肌肉骨骼组合的更进步的剑齿虎才进化出捕猎更大体型猎物的能力。这说明,随着环境和猎物的演变,在剑齿虎的整个历史中捕猎行为很明显独立地进化了多次。

  (原载于《中国科学报》 2016-11-28 第5版 创新周刊)
打印 责任编辑:侯茜

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