剑齿虎的弯曲牙齿代表了一个进化悖论。根据发表在《Current Biology》上的一项新研究，获得其标志性的弯曲獠牙使其在刺穿猎物肉体方面功能最优。但这种程度的进化特化也可能导致了这种大型猫科动物在大约 10,000 年前灭绝。
“我们的研究有助于我们更好地理解极端适应性是如何进化的——不仅是在剑齿捕食者身上，而且是在整个自然界，”该论文的作者、布里斯托大学研究员 Tahlia Pollock 在一份新闻稿中说。
了解牙齿形状如何影响捕猎能力
为了得出这一结论，一个研究团队首先对代表 95 种不同食肉哺乳动物（包括 25 种不同的剑齿哺乳动物）的 235 颗牙齿进行了计算机模拟。然后，他们 3D 打印了 14 颗不锈钢牙齿，涵盖了各种形状，并测量了每种模型牙齿刺穿凝胶所需的力的大小。
该团队分析了各种形状和大小的牙齿。他们特别关注弯曲与笔直、细长与粗厚之间的平衡。
“改善食物断裂的形状方面与增加牙齿强度的方面之间存在权衡，”该论文指出。
毫不奇怪，经典的剑齿虎 Smilodon fatalis 以及其鲜为人知的表亲、伪剑齿虎 Barbourofelis fricki 在弯曲牙齿的捕食者中得分最高。根据这项研究，Thylacosmilus atrox 和 Hoplophoneus primaevus——这两种都是已灭绝的大型猫科动物，牙齿较短、较厚、较直——也表现出色。
寻求进化优势
负鼠和巨熊猫的牙齿是表现最差的之一，需要最大的压力才能刺穿凝胶。这并不奇怪，因为这两种动物都以其捕猎技巧而闻名。
这些测试有助于解释剑齿捕食者的进化。在不同的时间点，至少有五种不同的剑齿例子。这些牙齿刺穿而不折断的能力无疑提供了优势。
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过度特化的危险
但它们也可能导致这些动物的灭绝。虽然这种程度的特化可能帮助这些大型猫科动物成功捕猎小型哺乳动物，但在气候变化时，它可能成为一种劣势。例如，S. fatalis 在大约 10,000 年前灭绝，当时冰河时代的冰川开始融化，改变了野生动物的栖息地。
“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执行特定任务，”Pollock 在新闻稿中说。
该研究还表明，剑齿动物的牙齿形状和大小存在一个谱系。传统的观点是根据牙齿形状将这些生物分为两类：匕首齿和弯刀齿。这项研究表明，随着时间的推移，动物发展出了不同的捕猎策略。
该团队接下来打算扩大其分析范围，纳入所有类型的牙齿，以更好地理解不同形状和大小之间的生物力学权衡。
“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具有更广泛的意义，”莫纳什大学研究员、该论文的作者 Alistair Evans 教授在新闻稿中说。“这项研究的见解甚至可以为工程领域的仿生设计提供信息。”
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Current Biology。《Functional optimality underpins the repeated evolution of the extreme ‘sabre-tooth’ morphology》
