当你问一匹马“为什么它有一张长脸?”时,正确的答案似乎是“因为它有多余的空间。”
如果你比较同一类群中的小型和大型哺乳动物,例如驴和马、羊和牛、小袋鼠和袋鼠,你会发现体型较大的物种几乎总是有更长的脸。
事实上,直到现在还没有很好地理解其中的原因。
但澳大利亚弗林德斯大学的研究人员最近宣布,这个谜团可以用一个简单的框架来解释:喂养适应。
事实上,小动物的肌肉量较少,所以它们把脸缩短,以使咀嚼力尽可能强,而较大的动物则有足够的肌肉量来咀嚼,所以把脸拉长一点也没关系。
所以看起来哺乳动物基本上都是想要长脸的生物,但是长脸有什么好处呢?
为什么大型哺乳动物的脸更长?
生物学家早就知道,在哺乳动物中,体型较大的物种往往有较长的脸,而较小的物种往往有较短的脸。
其技术术语是颅面进化异速生长(CREA) 。
在比较同一组内的小型和大型物种时,通常会提到 CREA。
例如,如果比较牛科动物的羊和牛、猫科动物的猫和老虎、袋鼠科的小袋鼠和袋鼠,则较大的物种总是较大的有更长的脸和鼻子。
虽然 CREA 在所有哺乳动物中普遍存在,但生物学家没有框架来解释其原因。
然而,通过对哺乳动物头骨和进食习惯的数据进行综合分析,研究小组意识到CREA可以用简单的生物力学来解释,比如动物如何利用面部进食。
前提是同一类群内的小型和大型物种基本上吃相似的食物。
羊和牛吃同样的干草,小袋鼠和袋鼠吃草和植物,猫和老虎都吃肉。
这意味着密切相关的小型和大型物种吃相似的食物,但使用不同的喂养策略。
这被称为“改变脸部的长度”,据团队称,这样做的原因非常简单。
由于小型品种的身体较小,因此它们面部周围的肌肉质量自然较少。
这样一来,咬合力就会减弱,所以就缩短了鼻子的长度,以增加咬合力。
另一方面,大型犬的体型较大,因此面部周围的肌肉发达,有足够的咀嚼力,无需特意缩短面部。
因此,即使它们的脸很长,它们也可以轻松吃掉密切相关的较小物种吃的食物。
该团队将其比作“钳柄”。
当您在烧烤过程中使用钳子夹肉时,通常会握住手柄的末端。
这足以夹住它,但是当您翻转厚块牛排时,您需要更加用力地使用钳子的抓力。
在这种情况下,您可以通过握住钳子尖端附近的部分来增加夹紧力。
简而言之,手柄和钳子的夹紧部分之间的长度对应于哺乳动物下巴基部和牙齿之间的长度。
这遵循一个简单的“杠杆原理”。
所以,如果有足够的咀嚼能力,哺乳动物似乎希望拥有更长的脸,但这样做有什么好处呢?
为什么哺乳动物想让脸变长?
事实上,对于许多用四肢行走的哺乳动物来说,拉长脸部有很大的好处。
他们不能像我们一样灵巧地使用双手,所以他们基本上用脸来探索植物和挖掘土壤。
这意味着那些脸较长的人能够将头挖得更深到茂密的植被中以获得坚果,他们的鼻子就像铲子一样可以轻松地挖土,并且他们能够更灵巧地操纵物体。
此外,如果它们是食肉动物,它们可以拉长脸部以容纳更大的尖牙。
换句话说,如果可能的话,哺乳动物希望拉长它们的脸,以改善它们鼻子的功能。
也有例外,即使脸小也有长脸,即使脸大也有短脸。
但事情总有例外。
CREA 法不适用于某些哺乳动物。
例如,袋獾科的袋獾和塔斯马尼亚袋獾中,较小的袋獾有较长的脸,而较大的塔斯马尼亚袋獾的脸较短。
类似的逆转也出现在齿鲸、海豚和虎鲸身上。
首席研究员维拉·韦斯贝克(Vera Weisbecker)解释了其中的原因:“尽管他们属于同一组,但他们吃的东西却有显着的变化。”
具体来说,Antechinus已经进化到吃昆虫幼虫和蜘蛛等软猎物,因此不需要太大的咬合力。
另一方面,塔斯马尼亚袋獾已经进化到以鸟类、蛇等猎物为目标,甚至袋鼠大小的猎物,咀嚼它们的所有骨头。
因此,它们需要有力的咬合,脸也相应变短。
海豚和虎鲸也是如此;海豚主要以鲭鱼和沙丁鱼等小鱼为食,但虎鲸的目标是海豹、鲨鱼和鲸鱼等较大的猎物,因此它们需要强有力的咬合。
还有有袋类吸蜜鸟和食花蜜蝙蝠的例子,它们的身体很小,但有长长的鼻子来吸吮花蜜。
这样,哺乳动物脸的长度也受到它们吃的东西的影响。
研究人员将“人类”视为哺乳动物中的例外。
虽然我们人类是大型灵长类动物,但我们的脸却非常短。
研究小组指出,这是因为人类已经进化到使用我们的手和工具而不是我们的嘴来寻找食物并将其切成小块。
人类可能已经获得了双手的灵活性,而其他哺乳动物则用长脸来弥补。
虽然这是一个简单的理论,但却非常合乎逻辑地解释了哺乳动物面部长度的原因,使其成为一项有趣的研究。