在北美洲最早的马无法在三冠大赛中占有一席之地。大约5600万年前，Sifrhippus sandrae以大约5.6公斤的体重出现在地球上，体型与小型犬相当。
但接下来发生了一件有趣的事情。在接下来的13万年里，也就是古新世-始新世极热事件期间，这些小型马科动物变得更小，体型缩小到3.9公斤——比最初的体重轻了约30%。然而，仅仅在45,000年后，这个属的体重又增加到了7公斤。而且，马匹并不是唯一的例子。该地区的许多其他哺乳动物也遵循了同样的模式。
一项周四在线发表在《科学》杂志上的新研究的作者认为，这些动物的体型变化很可能是相对快速的气候变化造成的。
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新墨西哥大学阿尔伯克基分校的生物学教授费利萨·史密斯说，这项研究“突出了温度对进化——尤其是哺乳动物进化——的重要性”，她在同一期《科学》杂志上撰写了一篇关于这项发现的评论文章。它还为地质历史上一个关键且长期令人困惑的时期提供了关于体型和温度的新高分辨率追踪。
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观察小型马的牙齿
研究人员没有所有动物的完整骨骼来测量，因此为了追踪马匹随时间变化的体型，他们观察了它们的牙齿——特别是它们的臼齿。“事实证明，牙齿比股骨好得多，”史密斯说。腿骨“确实能告诉你一些关于体型的信息，但牙齿要好得多。”至于牙齿，她说，“最好了解的是第一臼齿的面积。”
这些牙齿来自怀俄明州一个名为卡宾福克（Cabin Fork）的化石富集区，是佛罗里达大学一个庞大收藏的一部分，该收藏的部分由研究合著者、该校脊椎动物古生物学副馆长乔纳森·布洛克（Jonathan Bloch）建立。研究小组可以从该收藏中估算出大约44匹小型成年马的体型。
合著者、内布拉斯加大学林肯分校的脊椎动物古生物学家罗斯·塞科德指出，该地区约40%的其他哺乳动物似乎也经历了类似的缩小和随后的增长。然而，他们坚持研究小型马，因为他们有更可靠的记录可以准确地确定样本的年代。
研究人员利用化石中淡水留下的氧同位素来追踪动物活着时的平均年温度。特别是，他们从一种大型水生哺乳动物Coryphodon的牙齿中提取了同位素。史密斯说，通过这些同位素读数，“你可以大致了解当时的温度。”
这种细致的解读让史密斯和其他一直在追踪动物体型变化的人感到兴奋。“虽然我们知道温度可能会设定体型的上限，”史密斯说，但新的发现实际上提出了一种机制——而且是以非常详细的方式，展示了“动物如何在特定地点、特定时间对特定温度做出反应。”
支持伯格曼定律
环境平均温度可能影响体型的概念并不新鲜。博物学家长期以来一直在地理上观察到这种趋势，但正如史密斯指出的那样，塞科德和他的同事们提出了一个强有力的论据，证明这种相关性发生在漫长的考古时期。
自19世纪中期提出以来，这种被称为伯格曼定律的理论背后的机制一直备受争议。
一种观点认为，温度会影响体型，以便于保持凉爽或保暖。随着物体的总体积增加，相对表面积减小。如果你生活在高纬度地区，并且是需要尽可能保持温暖的哺乳动物，那么这种关系就很有用。但是，如果你生活在热带地区，并且试图避免过热，那么拥有较小的体型会更好，这样可以提供相对更多的表面积来散发热量。
但就迷你马而言，这种直接的温度相关性可能不是唯一的作用力。之前的研究表明，温度，更具体地说是大气二氧化碳水平，通过对食物供应和营养成分的间接影响，更强烈地影响体型。
但是，这些马在数万年内的持续缩小表明，更深层次的基因变化在世代相传中保持不变。“我们不能说它没有影响，”塞科德在谈到营养变化时说。但是，他指出，“我们看到这些间隔中从湿到干再到湿到干的一些波动，而这些动物的体型并没有与此平行变化”。相反，动物的体型随着平均温度的单次上升和下降而变化。
更小、更热的未来？
新的发现对深入挖掘过去以及展望我们自身更温暖的未来都具有启示意义。史密斯建议利用这些数据来更多地了解Sifrhippus世界中的其他生物，看看它们是否也在很大程度上遵循了相同的模式。“捕食者呢？”她问道。“是否有些谱系以另一种方式做出了反应？我认为那将非常有趣。”
在我们能够理解过去的气候变化对更多动物意味着什么之前——“需要对现代动物进行更多研究，”塞科德说。然而，古代动物可能会让我们深入了解现代动物在预测的气候变化中可能会如何生存。
虽然塞科德和他的同事们研究的时代经历了与我们预测的近期未来（4摄氏度）相似的温度升高（5摄氏度或更高），但他指出，古代动物有数万年的时间来适应不断变化的温度——而不是仅仅几个世纪。
“现在的问题是，在未来一两个世纪里，我们是否会看到体型的变化？”塞科德问道。“它们能否足够快地调整？”他希望许多物种能够跟上步伐，尤其是那些世代较短的物种。在过去的几十年里，许多鸟类已经变得越来越小。
正如塞科德指出的那样，如果动物确实随着未来的气候变化而发生体型变化，我们不会看到更小的赛马——除非我们以那种方式培育它们。“这肯定会局限于野生动物，”他说。“任何具有人为调节温度或饮食方式的东西都会将其排除在外。” 这当然也适用于骑师和我们其余的人类。