为什么拉长脸?科学家们解决了哺乳动物头骨形状进化的一个主要难题

一组进化生物学家说，马之所以长脸，只是“因为它们有这个能力”。

来自弗林德斯大学和阿德莱德大学的科学家们在对哺乳动物头部进化的主要回顾中发现，对进食的适应解释了为什么大型哺乳动物的脸通常比体型较小的近亲长得多——这种模式被称为颅面进化异速(CREA)。

研究负责人、来自弗林德斯大学的Rex Mitchell博士说:“从猫到老鼠，从羚羊到狒狒，从鹿到袋鼠，在许多不同的哺乳动物身上都能看到CREA模式，而这些哺乳动物在其他方面几乎没有共同点。”然而，到目前为止，科学家们还不能解释是什么原因造成的。”

同样来自弗林德斯大学科学与工程学院的资深作者Vera Weisbecker副教授补充说:“令人困惑的是，还有许多哺乳动物的规则并不成立，甚至是相反的。澳大利亚肉食性有袋动物就是一个很好的例子。我们发现，与其他物种相比，它们最大的现存成员塔斯马尼亚魔鬼的脸特别短。”

来自阿德莱德大学的合著者Emma Sherratt博士说，研究小组回到了基本的“杠杆力学”来解释长脸的规律和例外情况。

“近亲哺乳动物倾向于吃相似的食物。例如，不同种类的袋鼠都吃草或树叶，不同种类的狼和狐狸都吃肉。然而，大型动物的咬合力自然更强，因为它们的头骨、牙齿和下颌肌肉更大。”

这意味着较小的哺乳动物需要更有力的咬合力来咀嚼与大型亲属相同的食物。在这方面，较短的面是有利的，因为它们可以提供更多的咬合力。

“当你把烧烤钳握得离刀尖更近一些以获得更强的握力时，你就缩短了钳'咬'端和你的手之间的距离。正是由于这个原因，短脸的咬合力也更强，”Mitchell博士解释说。“另一方面，体型越大，咬合力就越强，这意味着大型哺乳动物不需要短脸来成功进食。”

相反，当长脸成为优势时，更大的物种的头骨可以适应。例如，长鼻子的袋鼠或鹿可以伸到更远的树上，叼着更大的食物。长下巴合得更快，让狐狸和豺狼等掠食者更容易抓住小型猎物。

研究小组认为，正因为如此，像马这样的大型哺乳动物长脸只是“因为它们有这个能力”。

但是那些明显的例外呢?

“我们对22个哺乳动物家族的分析表明，当体型较小的哺乳动物的脸比体型较大的哺乳动物长时，它们的饮食几乎总是会发生根本性的变化，”Weisbecker教授补充道。“例如，塔斯马尼亚魔鬼以粉碎骨头而闻名，短鼻子逆戟鲸的猎物比它们吃鱼的亲戚海豚大得多。这些行为需要更高的咬合力。但反过来也一样。例如，小蜜负鼠的鼻子比任何负鼠都要长得多，但它也主要舔花深处的花蜜，不需要用力咬。”

所有三个团队成员都同意，人类可能是例外中的例外。

“人类并不把鼻子作为获取食物的主要手段。他们用手和工具来操作，通过烹饪使食物变软，”Mitchell博士说。这意味着人脸的进化可能更多地受到其他因素的影响，而不是他们的咬能力。”

Facing the facts: adaptive trade-offs along body size ranges determine mammalian craniofacial scaling