Ett internationellt team ledd av forskare från universitetet i Liège har undersökt de evolutionära mönstren bakom utvecklingen av sabeltänder, med några oväntade resultat längs vägen. Deras studie har publicerats i tidskriften Current Biology .
Sabeltänder, dessa ikoniska långsträckta övre hörntänder, har länge fascinerat både forskare och allmänheten, särskilt för att de har förekommit flera gånger i fossilregistret, inklusive två särskilt välkända linjer av sabeltandade tigrar:kattdjuren (familjen). av våra huskatter, lejon, tigrar etc.) och nimraviderna (en helt utdöd familj). Processen genom vilken dessa linjer fick sina långsträckta övre hörntänder förblir dock ganska oklar.
Narimane Chatar, huvudförfattare till studien, som avslutade sin doktorsexamen vid EDDy Lab vid University of Liège och nu är postdoktor vid UC Berkeley i USA, har lett en ambitiös studie för att avslöja hemligheterna med sabeltand Evolution. Med hjälp av toppmoderna 3D-skannrar och analytiska metoder samlade och analyserade teamet noggrant data från en mängd olika nuvarande och utdöda arter.
"Vi kvantifierade formen på 99 mandibler och 91 dödskallar, från olika epoker och kontinenter, vilket gav oss en bättre förståelse för dessa djurs utveckling", förklarar Dr. Chatar.
"Att låsa upp hemligheterna bakom sabeltandsutveckling berikar inte bara vår förståelse av jordens förflutna, utan dokumenterar också mekanismerna som leder till evolutionär konvergens", säger professor Valentin Fischer, chef för EDDyLab vid ULiège.
Studien visade några överraskande resultat. Den första är att snarare än att kontrastera två distinkta kranialmorfologier hos arter med långsträckta övre hörntänder och de med korta tänder, finns det istället ett kontinuum av form som förbinder de minsta dagens katter och deras utdöda sabeltandade motsvarigheter.
"Ur en morfologisk synvinkel är skallen på en nuvarande liten katt lika märklig och modifierad som den hos en stor sabeltandad katt", säger Dr Margot Michaud, forskare vid University of French Guyana i Cayenne . Dessa är därför de två ytterligheterna av ett kontinuum av former som kattrovdjur har sett utvecklas över geologisk tid.
"Vår studie tyder på att det vi ofta tänker på som exempel på evolutionära mönster i läroböcker faktiskt förenklas i utbildningssyfte. Men när vi fördjupar oss i statistiska analyser upptäcker vi mycket mer komplexa scenarier i dessa fall, vilket antyds av resultaten av våra konvergenstester", förklarar Davide Tamagnini, postdoktor vid universitetet i Rom La Sapienza.
Den andra överraskningen gäller den väg som evolutionen tagit för att producera sabeltandade arter. I själva verket har teamets arbete avslöjat att sabeltandade arter uppvisar snabbare morfologisk evolution i början av sin evolutionära historia än arter med kortare hundar.
"Bland andra fascinerande upptäckter har vi visat att kraniomandibulär integration i sabeltandade arter minskar, vilket underlättar större anpassningsförmåga och diversifiering i käk- och kranialmorfologin", påpekar Margot Michaud.
Således har snabb morfologisk diversifiering och en ganska plastisk skalle identifierats som två nyckelkomponenter som underlättade uppkomsten av långsträckta övre hundar hos både kattdjur och nimravider. "Som ett resultat verkar det finnas ett vanligt recept för att utvecklas till sabeltandade kattliknande rovdjur", säger Dr. Chatar.
Slutligen belyste teamets forskning nedgången av sabeltandade former såväl som de bredare trenderna för kattliknande rovdjur under loppet av deras evolutionära historia. Trots den relativt nyligen utrotning av sabeltandade former för "bara" för några tusen år sedan, har kattrovdjur faktiskt varit på tillbakagång sedan miocentiden (mellan 23 och 5 miljoner år sedan).
"Några av dessa kattdjur, särskilt sabeltandade arter, ockuperade snabbt ganska specialiserade nischer, vilket gjorde dem mer mottagliga för utrotning", förklarar Dr. Tamagnini.
Detta fenomen, känt som 'ratchet' eller makroevolutionär ratchet, har föreslagits som en potentiell drivkraft för nedgången av vissa grupper, där evolution gynnar förlusten av tidiga generaliserade former, vilket leder till uppkomsten av mer specialiserade, men också mer sårbara, former senare i släktets historia.
"Rovdjur har sina egna evolutionära vägar och risker för utrotning. Att studera hur forntida rovdjur blomstrade och minskade ger oss information om våra ekosystems möjliga framtid", avslutar professor Fischer.
Mer information: Evolutionära mönster hos kattliknande köttätare avslöjar drivkrafterna bakom sabeltandad morfologi, Current Biology (2024). 10.1016/j.cub.2024.04.055
Journalinformation: Nuvarande biologi
Tillhandahålls av University de Liege
