德國巴伐利亞州立自然歷史博物館(SNSB)最新研究指出,古老的熊曾兩度突破哺乳動物臼齒生長基本規則,以適應劇烈的氣候變遷與食物來源變化。這些與生態轉折同步出現的演化密碼,至今仍烙印在現存熊類牙齒結構。
牙齒被稱為哺乳動物演化「黑盒子」,大多數哺乳動物臼齒遵循「抑制級聯模型」(ICM)發育:每顆臼齒生長會釋放化學訊號抑制下一顆牙大小,形成可預測的大小梯度。然而,熊類是極少數會違反這項規則的例外,尤其牠們的第二臼齒(m2)異常巨大。
研究團隊分析自 1,300 萬年前至今的熊類化石,發現兩次關鍵規則突破。第一次出現在約 360 萬年前的小黑熊(Ursus minimus),為適應從森林轉變為草原的環境,其第一臼齒(m1)抑制訊號降低,使第二臼齒能異常增大,提升處理堅果、根莖與無脊椎動物的能力,可能是熊類從偏肉食轉向雜食的一次重大改變。
▲ 棕熊下顎骨咬合面視圖。圖中顯示前臼齒 p1 和 p4,以及依次排列的臼齒 m1 至 m3。(Source:Boreas)
第二次發生在 125 萬至 70 萬年前,德寧格爾熊(Ursus deningeri)走向以植物為食。這次變化改寫 m2 抑制訊號,使第三臼齒(m3)增大,以強化磨碎植物的功能,為後期的洞熊(Ursus spelaeus)奠定基礎。
▲ 幼年洞熊剛長出的第三臼齒,其大小取決於第二顆臼齒。此外,洞熊是以植物為主食,牠們的第二臼齒和第三臼齒大小大致相同。(Source:SNSB)
令人驚訝的是,現今的熊仍保留這兩次演化痕跡。棕熊、黑熊仍有異常巨大 m2;即便高度肉食性的北極熊,其牙齒發育模式也延續古老特徵;大熊貓雖已轉向竹食,但仍顯示相同臼齒排列邏輯。
▲ 北極熊的第二臼齒只比第一臼齒略大。
研究團隊指出,這種能突破嚴格 ICM 發育規則的大規模調整,反映熊類演化對氣候變遷的快速適應能力。並呼籲未來應深化對南美洲眼鏡熊(Tremarctos ornatus)及其已滅絕近親的研究,以釐清這些特殊牙齒模式進化脈絡。
研究已刊登於《Boreas》期刊。
(首圖來源:Hollingworth, John and Karen, U. S. Fish and Wildlife Service, Public domain, via Wikimedia Commons)






