马曾经有多趾蹄

它们发生了什么,仍然是个谜。
A white Andalusian horse galloping in a field.
当今马匹的大多数祖先都有三个脚趾着地。Deposit Photos

虽然人类和都可以穿鞋,但我们的马科朋友却不必担心保养脚趾。然而,情况并非总是如此。一项于 6 月 21 日在《皇家学会开放科学》杂志上发表的最新文献综述表明,现代马匹的远古祖先实际上拥有多个有蹄的脚趾。随着时间的推移,这些脚趾消失了——只留下单个的蹄子。 

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最早的马匹祖先出现在大约 5600 万年前的化石记录中。大多数早期马匹有三个全尺寸的脚趾着地,始新世的始祖马拥有四趾,与现代貘类似。虽然它们的三个脚趾着地,但中间的脚趾承担了大部分的负重,而侧趾则悬空,除非是跳跃或快速奔跑的时候。 

当今的马科动物,包括马、驴和斑马,只有一个脚趾。每只脚上留下的原始中间脚趾被包裹在厚壁的角蛋白蹄中。为了在马行走、小跑或疾驰时帮助吸收冲击,一个被称为“蹄叉”的三角形且高度弹性的蹄部位于蹄底。

来自英国、美国和荷兰机构的国际科学家团队分析了现代马匹和化石记录中的蹄印和足骨,以更深入地研究这些消失的脚趾随着时间的推移发生了什么。 

“上部——额外的掌骨和跖骨的残余——作为‘附骨’与剩余的中央骨融合,但手指和脚趾在哪里呢?”研究合著者、布里斯托大学古生物学家克里斯汀·詹尼斯在一份声明中说。 “在后来的马匹化石中,前后脚各有三个脚趾。这些马匹的额外脚趾,称为侧趾,比貘的要小且短,在正常情况下可能不会接触地面,但在特殊情况下,例如滑动或用力撞击时,它们可能提供支撑。”

该团队的发现证实了一个更早的观点,即这些脚趾在动物进化过程中确实已经丢失,而不是以某种方式保留在蹄内。这个蹄子假说是在 2018 年发表在《皇家学会开放科学》杂志上的另一篇论文中提出的。

“虽然确实似乎现代马匹保留了侧趾近端(上部)的残余,正如 2018 年的论文所声称的那样,但远端(下部,或脚趾)已经完全丢失了,”研究合著者、圣约翰神学院生物学家艾伦·文斯莱特在一份声明中说。 

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2018 年的论文提出,现代马的侧趾保留在中央脚趾的蹄内,这在一定程度上促成了足部的蹄叉。这个理论部分基于对一种灭绝的三趾马髕骨的蹄印的解释。这种马是现代马的直接祖先,这块大约 370 万年前的化石发现于坦桑尼亚的莱托利。同一化石遗址还发现了著名的人类南方古猿足迹。 

髕骨的蹄印Apparently lacks a frog on the hoof, which added weight to the idea that the side toes of older horses now contribute to the stretchy frog of modern horses. Not all hoof prints from modern horses with frogs show its presence, meanwhile the frog can be seen in many hoof prints known to have been made by three-toed horses.(髕骨的蹄印明显没有蹄叉,这增加了早期马匹的侧趾现在为现代马匹的弹性蹄叉提供贡献的观点。并非所有带有蹄叉的现代马的蹄印都显示其存在,而蹄叉可以在许多已知由三趾马留下的蹄印中看到。)

“虽然现代马将所有原始脚趾作为蹄内残余保留下来的说法是新颖的,因此颇具吸引力,但事实证明它是错误的,”詹尼斯说。

团队认为,马蹄的蹄叉是独立于侧趾进化的。这种独特的结构在运动过程中为动物提供了牵引力和减震。  

此外,单趾马的脚趾形状与三趾马的主要脚趾形状不同:这个强壮的脚趾是圆形的而不是椭圆形的。这种形状差异可能与生态栖息地的差异有关,也可能与体重分布有关。

 

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Laura Baisas

新闻编辑

Laura 是 Popular Science 的新闻编辑,负责报道各种主题。Laura 对所有水下事物、古生物学、纳米技术特别着迷,并探索科学如何影响日常生活。


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