由布里斯托尔大学领导的研究人员表明，化石记录中最早的颌骨陷入了最大限度地提高其力量和速度的权衡之中。几乎所有的脊椎动物都是有颌脊椎动物，它们在4亿多年前首次进化，并以其带齿的颌骨而闻名。人类的进化成功归功于颌骨的进化，它使动物能够处理更多种类的食物。
颌骨是从鳃弓演变而来的，鳃弓是鱼类中支持其鳃的一系列结构。2022年3月18日发表在《科学进展》杂志上的一项新研究，探讨了一个呼吸结构如何变成一个咬合结构。为此，位于布里斯托尔地球科学学院的研究人员收集了化石颌骨在早期进化过程中的形状数据，并建立了数学模型来描述它们的特征。这些模型使研究小组能够推断出广泛的理论颌骨形状，这些形状可能已经被最早进化的颌骨所探索。这些理论上的颌骨被测试了它们的强度--它们在咬合过程中断裂的可能性有多大，以及它们的速度--它们能多有效地被打开和关闭。这两种功能是相互权衡的--意味着增加强度通常意味着降低速度，反之亦然。
对比真实和理论上的颌骨形状发现，颌骨的进化一直被限制在具有最高速度和强度的形状。具体来说，数据集中最早的颌骨是极其理想的，随着时间的推移，一些群体的进化远离了这种最佳状态。这些结果表明，咬合的进化是非常迅速的。
布里斯托尔大学的博士生和主要作者William Deakin说：“颌骨是有颌类动物的一个极其重要的特征。它们不仅极为普遍，而且几乎所有拥有它们的生物都以同样的方式使用它们--抓取食物并加工。这比前肢、后肢或尾巴更能说明问题，因为它们可以用来做各种各样的事情。”
“这使得颌骨对研究功能进化的人来说非常有用。来自非常不同的动物的非常不同的颌部可以用类似的方式进行测试。在这里，我们的研究已经表明，对大量种类的颌部进行研究，使用理论形态学和适应性景观来捕捉其功能的多样性，可以帮助阐明一些进化问题。”
布里斯托尔大学古生物学教授、该研究的共同作者Philip Donoghue说：“最早的有颌脊椎动物有各种形状和大小的颌部，长期以来被认为是反映了对不同功能的适应。我们的研究表明，这种变异的大部分对力量和速度同样是最理想的，这使得它们成为可怕的捕食者。”
布里斯托尔大学古生物学教授、该研究的共同作者Emily Rayfield补充说：“Will为分析有颌脊椎动物的进化而开发的新软件，是独一无二的。它使我们能够绘制关键解剖学创新的设计空间，如颌，并确定其功能特性。我们计划用它来揭开进化史的更多秘密。”