猫是完美的。进化生物学家解释了为什么

猫已经达到了进化上的完美

Illustration of Anjali Goswami holding a cat.

Shideh Ghandeharizadeh

安贾莉·戈斯瓦米 (Anjali Goswami) 认为是完美的——不是像普通的爱猫人士那样,出于对它们的美丽、运动能力和独立精神的钦佩,而是从科学的角度来看。戈斯瓦米是伦敦自然历史博物馆的进化生物学家,她研究脊椎动物动物随时间推移的大规模进化模式。她认为——从斑猫到老虎——是进化的典型产物。她的解释以引人入胜的新视角揭示了猫以及进化成功的意义。

以下是经过编辑的采访记录.

当我第一次看到您关于猫是完美的论点时,作为一名猫爱好者,我的第一反应是:“当然是这样。科学证实了显而易见的事实。” 但后来我意识到这是一个非常有趣的想法。这是怎么来的?

我当时正在读亚历克斯·德甘 (Alex Dehgan) 的一本名为《雪豹计划》的书。在书中,德甘提到,在他于阿富汗建立国家公园的这个地区,有几种猫科动物。我认为这很了不起,因为从生态学角度来看,猫科动物都在做同样的事情。它们是铁杆捕食者。它们是食肉动物。世界上还有许多其他地方,多种猫科动物能够共存——不仅是今天,而且在遥远的过去也是如此。问题是,虽然有很多物种,但它们看起来都差不多。它们只是或大或小。我开始思考猫为什么会如此相似。

请告诉我更多关于它们如何相似的信息。我正在考虑所有品种的家猫,即使仅在该物种内,似乎也存在很多变异。

它们有不同的毛色,当然。但它们都有相同的婴儿头部——它们是圆的,并且不会随着动物的成熟而拉长,这与哺乳动物的标准发育模式背道而驰。狗在幼犬时期有短而圆的脸,但在成年后有长而口鼻突出的脸。成年猫看起来很像小猫,只是更大而已。对于狗来说,育种者会利用这种发育变异来创造具有不同脸型的品种。但是,由于猫没有这种发育变异,因此除了毛色之外,没有什么可以发挥的空间。

这一切都回到了猫非常专业化的事实。被称为食肉目的哺乳动物纲的每个成员,包括猫和狗,都有一个上第四前臼齿和一个下第一臼齿,它们形成了我们所说的切肉齿对,可以切肉。许多食肉目动物在切肉齿对后面保留了臼齿,可以磨碎植被等物质。但是猫几乎失去了切肉齿后面的所有东西。它们可能有一个小小的、钉状的牙齿,但它无法处理东西。这种差异解释了为什么狐狸非常乐意翻垃圾,而豹子会杀死牲畜。

无论是孟加拉小猫还是巨大的狮子或老虎,都没关系;它们基本上看起来都一样。如果你递给我一个狮子或老虎的头骨,我——作为一个对一般食肉目动物非常了解的人——也无法告诉你它是哪一个。大多数人很难分辨出来。它们看起来几乎完全相同。这就是猫有多么相似。如果它们变得非常大,就会有少量的异速生长 [由于大小的缘故,身体某一部分相对于整体不成比例的变化]:脸部略微拉长,肌肉质量增加。但是这种变异与其他类群(如狗)中看到的变异相比,根本不算什么。最终,大型猫科动物与小型猫科动物非常相似,远远超出您的预测。

这与完美有什么关系?

猫科动物很好地掌握了一件事,以至于它们都这样做,并且只是出现了略微不同的尺寸。这就是为什么它们在进化上是完美的。它们不需要变异。它们可能会变大或变小,但它们不会改变任何其他东西,因为它们在其他方面都恰到好处。它们不是万事通;它们是精通一门的大师。

熊是反猫。熊只有少数几个物种,它们做的事情各不相同。您有您的超专业化、奇怪的草食动物,大熊猫,它基本上只吃竹子。然后您有眼镜熊,它们喜欢水果和凤梨科植物。您有北极熊,它们是高度食肉的海洋哺乳动物,还有杂食性的黑熊和灰熊。然后还有懒熊,它们主要吃社会性昆虫。因此,几乎每一种熊都做着完全不同的事情。而且它们在所有这些方面都只是马马虎虎 [笑]。我真的很喜欢熊,因为它们的这种相反的方面。它们之所以有趣,是因为它们的生态多样性如此之高。

人们通常将一个群体多样性视为成功的标志。但您说的是猫科动物的共性,它们的缺乏变异,表明它们在进化上是成功的或“完美的”。

猫挑战了进化生物学中的标准偏见。有人对我说:“蝙蝠怎么样?啮齿动物怎么样?这些类群有如此多的物种在做各种各样的事情。” 我会说:“是的,因为它们很糟糕。” 它们还没有弄清楚如何做好任何事情,所以它们不断尝试不同的事情。

是否有任何其他脊椎动物类群在这方面能与猫相提并论?

巨蜥和猫一样棒。它们是爬行动物界的猫。它们的体型差异巨大——它们的体型范围甚至可能比猫科动物更大——而且它们都完全相同。它们也是铁杆食肉动物。

您和您的同事一直在研究头骨进化。在研究过程中,您是否发现了关于猫的任何有趣之处?

我们一直在尝试以类似的方式测量所有四足动物 [具有四肢的脊椎动物] 的头骨形状。我们正在观察蝾螈和青蛙、鸟类和鳄鱼、恐龙和哺乳动物,然后我们尝试理解我们所看到的——变异、事物进化的速度以及与事物进化速度相关的因素。具体在哺乳动物中,群居或独居会影响您的进化速度。群居哺乳动物进化得更快。猫以独居而闻名,除了狮子。而且猫进化得不快。与其他类群相比,猫是进化缓慢的动物。

有很多东西试图成为猫——其他哺乳动物类群在进化上趋同于猫。有袋类动物试图成为猫。一个已灭绝的食肉目动物类群,称为鬣齿兽,试图成为猫。鼬科动物试图成为猫。有各种各样的东西试图在不同方面有点像猫。但它们只是时而涉足猫的领域,又时而退出,而且它们真的无法在自己的空间中胜过猫。它们没有持续下去。所有这些试图成为猫的东西也做其他事情,而这些事情也很好。但是今天没有很多东西能很好地扮演猫的角色。

Kate Wong 是一位屡获殊荣的科学作家,也是《大众科学》的高级编辑,专注于进化、生态学、人类学、考古学、古生物学和动物行为。她对人类起源着迷,她对此进行了 25 年多的报道。最近,她对鸟类着了迷。她的报道带她去了尼安德特人曾经称之为家园的法国和克罗地亚的洞穴,到肯尼亚图尔卡纳湖畔寻找世界上最古老的石器工具,到马达加斯加进行探险,挖掘古代哺乳动物和恐龙,到南极洲冰冷的水域,座头鲸在那里以磷虾为食,以及在康涅狄格州进行“大日”比赛,在 24 小时内尽可能多地找到鸟类物种。凯特与唐纳德·约翰逊合着了《露西的遗产:人类起源的探索》。她拥有密歇根大学生物人类学和动物学理学学士学位。在 X(以前的 Twitter)上关注 Wong @katewong

更多作者:Kate Wong
大众科学 Magazine Vol 330 Issue 1本文最初以“为什么猫是完美的”为标题发表于 《大众科学杂志》第 330 卷第 1 期 (), p. 81
doi:10.1038/scientificamerican0124-81
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