对于为什么马的脸很长,有一个令人惊讶的简单解释

一匹马走进酒吧,酒保问:“为什么是长脸”?这是书中最古老的双关语之一,不乏有趣的答案。

我们的新评论我们加上我们自己的科学解释:马和许多其他大型哺乳动物的脸很长,只是因为它们负担得起。

虽然这似乎是一个不太可能的话题,但“为什么长脸?”是哺乳动物进化研究中的一个重要问题。那是因为长脸哺乳动物不是随机出现的。相反,较长的脸通常与单个动物群体中较大的体型相吻合。

我们称这种效应为“颅面进化异速测定法”,或CREA。在猫、啮齿动物、鹿、袋鼠和一些猴子等截然不同的哺乳动物群体中观察到了它。如果你把羊的脸比作牛的脸,或者把小鹿的脸和巨大的驼鹿的脸比作一个大驼鹿的脸,你就可以看到CREA在起作用。

绵羊和牛都是牛科的成员,但牛体型较大,脸部通常较长。在最小和最大的鹿种中也可以看到相同的模式。绵羊 (Flickr/Tambako The Jaguar);奶牛 (PickPik)、pudu (Flickr/Robert Lowe)、驼鹿 (Flickr/Tambako)。

鉴于它的普遍性,令人惊讶的是,对CREA缺乏解释。一个建议CREA模式可能是颅骨发育的先天部分,其中哺乳动物的脸随着动物的生长而自动变长。

这种解释的障碍是在许多情况下,CREA模式不存在,或者被逆转。

袋獾、海獭和逆戟鲸都比大多数亲戚大,但脸部较短。同时,长鼻蝙蝠、蜜负鼠和以花蜜为食的蝙蝠体型小,但脸长。

显然,哺乳动物的大体型并不总是决定它的脸必须很长。

不符合CREA模式的动物通常具有完全不同的饮食。例如,逆戟鲸捕捉的是大猎物而不是小鱼,而塔曼恶魔是骨头破裂专家。图片:茴香狐(Rawpixel)、藏狐(Craig Brelsford)、短尾矮袋鼠(Flickr/Jack Barsby)、袋鼠(Rawpixel)、海豚(Tomaree博物馆)、逆戟鲸(Pexels Pixabay)、前羚羊(Wikipedia/Mel Williams)、塔斯马尼亚恶魔(Pexels/Chen Te)。

那为什么CREA如此普遍呢?

我们认为答案在于物种如何利用脸部进食的简单生物力学。一个重要的观察结果是,密切相关的动物倾向于吃类似的食物。

例如,绵羊和牛吃同样的草。然而,由于绵羊整体较小,它们必须用下颚、下颌肌肉和牙齿(占脸部大部分)咬得更用力。

碰巧的是,较短的脸在用力咬人方面更有效。这是因为下颌肌肉和牙齿之间的距离较小。烧烤钳的工作原理是一样的:你的手离尖端越近,你对牛排的抓握就越强。

因此,短脸的存在很容易解释。更棘手的问题是:如果短脸如此擅长用力咬人,为什么大型哺乳动物的脸更长?

答案在于,大型动物天生肌肉更大,更容易咬人。与较小的亲戚相比,它们在咬人方面不那么努力。

换句话说,较大的哺乳动物可以“负担得起”更长的头骨,这在一系列情况下都是有利的。在食草动物中,较长的脸更容易接触到更多的叶子或大口大口。在食肉动物中,较长的脸可以在嘴里容纳更大的尖牙,或者帮助下颚更快地闭合。

对“异常值”的解释

我们对CREA的解释也解释了它的例外情况,这几乎总是涉及饮食的重大变化。狗家族就是一个很好的例子。这个群体包括狐狸等小型猎物猎人和狼等大型猎物猎人。

小型猎物和大型猎物猎人都在他们的饮食组中遵循 CREA。换句话说,一群狐狸中较大的个体将有更长的脸。

然而,尽管狼往往比狐狸大,但它们的脸仍然比最大的狐狸短。我们认为这是因为它们捕食更大的猎物,因此需要更强的咬合力。

在犬科中,大型猎物猎人(需要更强的咬合力)通常比小型猎物猎人的脸更短、更强壮。图片:茴香狐(Rawpixel)、藏狐(Craig Brelsford)、丛林犬(Flickr/Tambako)、狼(PickPik)。

我们的解释也适用于相反的情况。例如,蜂蜜负鼠和蒲豆可以“负担得起”比它们较大的亲戚更长的脸,因为它们吃更软的食物。较长的脸可以让它们保持更长的舌头,或者很容易在土壤中嗅闻食物。

我们还预计会出现例外情况,即一个物种不使用其鼻子来捕获或分解食物。人类,相对于巨大的脑壳,就是一个很好的例子。我们的物种根本不用它的脸来获取食物;我们的双手、工具和烹饪能力为我们完成了这项工作。

它的长与短

我们的工作为理解不同哺乳动物群体的面部长度提供了一个新的框架。我们甚至可以用它来深入了解澳大利亚已灭绝的巨型动物的觅食习惯。

至于马,下次当酒保问“为什么是长脸?”时,它应该回答“因为我买得起”,并留下慷慨的小费。

薇拉·韦斯贝克副教授弗林德斯大学;艾玛·谢拉特,生态学与进化生物学高级研究员,阿德莱德大学雷克斯·米切尔, 博士后,弗林德斯大学

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