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大型哺乳動物的臉為何那麽長

2023-12-20動物

參考訊息網12月19日報道 據澳洲「對話」網站12月11日報道,「為什麽大型哺乳動物往往長著一張長臉?」是動物前進演化研究中的一個有趣問題。

一匹馬走進酒吧,酒保問:「你為什麽拉著個臉?」這是最古老的雙關語之一,且不乏有趣的答案。

如今人們從科學角度給出了新答案:馬和其他許多大型哺乳動物長著長臉的原因是,它們「負擔得起」。

雖然可能不是常規研究課題,但「為什麽長著一張長臉?」是哺乳動物前進演化研究中的一個重要問題。這是因為長臉哺乳動物不是隨機出現的。相反,在單個動物群體中,較長的臉往往與較大的體形吻合。

科學家稱這種效應為「顱面前進演化異速」,簡稱CREA。人們在各種各樣的哺乳動物群體中都觀察到了這種現象,比如貓、嚙齒動物、鹿、袋鼠和猴子。如果你把羊的臉和牛的臉做比較,或者把小鹿的臉和大駝鹿的臉做比較,就能看到CREA在起作用。

鑒於CREA的普遍性,缺乏對CREA的解釋就令人吃驚了。一種說法是,CREA模式可能是顱骨發育的先天特性:哺乳動物的臉會隨著動物的生長而自動變長。

這種解釋的問題在於,在許多情況下,CREA模式並不存在,或者存在相反的情況。

袋獾、海獺和逆戟鯨都比它們的大多數親戚體形更大,臉卻更短。與此同時,長鼻袋鼠、蜜貂和采蜜蝙蝠體形較小,臉卻很長。

顯然,哺乳動物體形大並不一定意味著,其臉就會較長。

那麽為什麽CREA如此普遍呢?

研究人員認為,答案在於物種如何利用臉部進食的簡單生物力學原理。一個重要現象是,親緣關系較近的動物傾向於吃相似的食物。例如,羊和牛吃一樣的草。然而,由於綿羊的整體體形較小,它們必須更加用力地用頜部、頜部肌肉和牙齒(它們的臉大部份由這些部位構成)咬合。

在用力咬合的情況下,短臉效率更高。這是因為頜部肌肉和牙齒之間的距離較近。這與燒烤鉗的工作原理是一樣的:你的手越靠近尖端,鉗牛排的力度就越大。

因此,短臉的存在很容易解釋。更棘手的問題是:如果短臉擅長咬合,為什麽大型哺乳動物通常長著長臉?

答案在於以下事實:大型動物天生就擁有較大的肌肉,更易咬合。與體形較小的親戚相比,它們在咬合時沒有那麽費力。

換句話說,大型哺乳動物能夠「負擔得起」較長的頭骨,而這在許多情況下是有利的。在食草動物中,長臉的個體能輕松夠到更多葉子,或者每咬一口都能吃進更多食物。在食肉動物中,較長的臉可以容納更大的尖牙,或者幫助頜部更快閉合。

研究人員對CREA的闡釋也可以解釋例外情況,這些例外情況幾乎總是涉及食物的重大改變。犬類大家庭就是個很好的例子。這類動物包括狐貍等小型獵物獵手和狼等大型獵物獵手。

無論是小型獵物獵手還是大型獵物獵手,在吃同種食物的群體內部,都遵循CREA規律。換句話說,在一群狐貍中,體形較大個體的臉也會較長。

然而,盡管狼的體形通常比狐貍大,它們的臉仍然會比體形最大的狐貍短。研究人員認為,這是因為狼捕食的獵物更大,因此需要更強的咬合力。

這種解釋也適用於相反的情況。例如,蜜貂和長鼻袋鼠與它們體形更大的親戚相比,可以「負擔得起」更長的臉,因為它們吃的食物更軟。較長的臉可以包住長舌頭,還可以輕松地嗅出土壤中的食物。

還有一些例外,即不使用口鼻部位來捕捉或拆解食物的物種。人類就是典型例子,人類的腦袋很大,臉卻短得驚人。這是因為人類根本不用臉來獲取食物。我們依靠的是雙手、工具和烹飪能力。

科學家的研究為理解不同哺乳動物群體的臉部長度提供了一個新框架。我們甚至能夠據此深入了解澳洲已滅絕的巨型動物群的飲食習慣。

至於那匹馬,下次酒保問它「為什麽拉著個臉?」——它應該回答「因為我負擔得起」,然後在留下一筆豐厚小費後瀟灑轉身。