在北美洲最早的馬無法在三冠大賽中佔有一席之地。大約5600萬年前，Sifrhippus sandrae以大約5.6公斤的體重出現在地球上，體型與小型犬相當。
但接下來發生了一件有趣的事情。在接下來的13萬年裡，也就是古新世-始新世極熱事件期間，這些小型馬科動物變得更小，體型縮小到3.9公斤——比最初的體重輕了約30%。然而，僅僅在45,000年後，這個屬的體重又增加到了7公斤。而且，馬匹並不是唯一的例子。該地區的許多其他哺乳動物也遵循了同樣的模式。
一項週四線上發表在《科學》雜誌上的新研究的作者認為，這些動物的體型變化很可能是相對快速的氣候變化造成的。
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新墨西哥大學阿爾伯克基分校的生物學教授費利薩·史密斯說，這項研究“突出了溫度對進化——尤其是哺乳動物進化——的重要性”，她在同一期《科學》雜誌上撰寫了一篇關於這項發現的評論文章。它還為地質歷史上一個關鍵且長期令人困惑的時期提供了關於體型和溫度的新高解析度追蹤。
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觀察小型馬的牙齒
研究人員沒有所有動物的完整骨骼來測量，因此為了追蹤馬匹隨時間變化的體型，他們觀察了它們的牙齒——特別是它們的臼齒。“事實證明，牙齒比股骨好得多，”史密斯說。腿骨“確實能告訴你一些關於體型的資訊，但牙齒要好得多。”至於牙齒，她說，“最好了解的是第一臼齒的面積。”
這些牙齒來自懷俄明州一個名為卡賓福克（Cabin Fork）的化石富集區，是佛羅里達大學一個龐大收藏的一部分，該收藏的部分由研究合著者、該校脊椎動物古生物學副館長喬納森·布洛克（Jonathan Bloch）建立。研究小組可以從該收藏中估算出大約44匹小型成年馬的體型。
合著者、內布拉斯加大學林肯分校的脊椎動物古生物學家羅斯·塞科德指出，該地區約40%的其他哺乳動物似乎也經歷了類似的縮小和隨後的增長。然而，他們堅持研究小型馬，因為他們有更可靠的記錄可以準確地確定樣本的年代。
研究人員利用化石中淡水留下的氧同位素來追蹤動物活著時的平均年溫度。特別是，他們從一種大型水生哺乳動物Coryphodon的牙齒中提取了同位素。史密斯說，透過這些同位素讀數，“你可以大致瞭解當時的溫度。”
這種細緻的解讀讓史密斯和其他一直在追蹤動物體型變化的人感到興奮。“雖然我們知道溫度可能會設定體型的上限，”史密斯說，但新的發現實際上提出了一種機制——而且是以非常詳細的方式，展示了“動物如何在特定地點、特定時間對特定溫度做出反應。”
支援伯格曼定律
環境平均溫度可能影響體型的概念並不新鮮。博物學家長期以來一直在地理上觀察到這種趨勢，但正如史密斯指出的那樣，塞科德和他的同事們提出了一個強有力的論據，證明這種相關性發生在漫長的考古時期。
自19世紀中期提出以來，這種被稱為伯格曼定律的理論背後的機制一直備受爭議。
一種觀點認為，溫度會影響體型，以便於保持涼爽或保暖。隨著物體的總體積增加，相對錶面積減小。如果你生活在高緯度地區，並且是需要儘可能保持溫暖的哺乳動物，那麼這種關係就很有用。但是，如果你生活在熱帶地區，並且試圖避免過熱，那麼擁有較小的體型會更好，這樣可以提供相對更多的表面積來散發熱量。
但就迷你馬而言，這種直接的溫度相關性可能不是唯一的作用力。之前的研究表明，溫度，更具體地說是大氣二氧化碳水平，透過對食物供應和營養成分的間接影響，更強烈地影響體型。
但是，這些馬在數萬年內的持續縮小表明，更深層次的基因變化在世代相傳中保持不變。“我們不能說它沒有影響，”塞科德在談到營養變化時說。但是，他指出，“我們看到這些間隔中從溼到幹再到溼到乾的一些波動，而這些動物的體型並沒有與此平行變化”。相反，動物的體型隨著平均溫度的單次上升和下降而變化。
更小、更熱的未來？
新的發現對深入挖掘過去以及展望我們自身更溫暖的未來都具有啟示意義。史密斯建議利用這些資料來更多地瞭解Sifrhippus世界中的其他生物，看看它們是否也在很大程度上遵循了相同的模式。“捕食者呢？”她問道。“是否有些譜系以另一種方式做出了反應？我認為那將非常有趣。”
在我們能夠理解過去的氣候變化對更多動物意味著什麼之前——“需要對現代動物進行更多研究，”塞科德說。然而，古代動物可能會讓我們深入瞭解現代動物在預測的氣候變化中可能會如何生存。
雖然塞科德和他的同事們研究的時代經歷了與我們預測的近期未來（4攝氏度）相似的溫度升高（5攝氏度或更高），但他指出，古代動物有數萬年的時間來適應不斷變化的溫度——而不是僅僅幾個世紀。
“現在的問題是，在未來一兩個世紀裡，我們是否會看到體型的變化？”塞科德問道。“它們能否足夠快地調整？”他希望許多物種能夠跟上步伐，尤其是那些世代較短的物種。在過去的幾十年裡，許多鳥類已經變得越來越小。
正如塞科德指出的那樣，如果動物確實隨著未來的氣候變化而發生體型變化，我們不會看到更小的賽馬——除非我們以那種方式培育它們。“這肯定會侷限於野生動物，”他說。“任何具有人為調節溫度或飲食方式的東西都會將其排除在外。” 這當然也適用於騎師和我們其餘的人類。