למרות דמיונם, ההבדלים בין כל אחת משלוש הקבוצות שאינן נכללות בתת-סדרת דמויי החתול לבין כל אחת משש האחרות ניכרים לאחר בדיקה קצרה. אולם, אצל שלוש הקבוצות האחרות, אשר כן נכללות עם מיני תת-הסדרה, השילוב בין מוצא משותף לאבולוציה מתכנסת הוביל לדמיון רב שבלבל אף את החוקרים. דוגמה לכך היא משפחת הנימרוויים (Nimravidae), שמיניה אמנם קרובים רחוקים של בני משפחת החתוליים, אך דמותם עוצבו תחת ידי האבולוציה באופן כזה שהוביל את החוקרים לשייך אותם כתת-משפחה של האחרונים. יותר מכך, הם נחשבו כשושלת עתיקת-יומין של משפחת החתוליים, ולכן נקראו בשם "חתוליים קדומים" (paleofelid) בהשוואה לחתוליים האחרים שכונו "חתוליים חדשים" (neodelid). רק לאחר בחינה מדוקדקת של מאפייניהם, בהם מבנה מערכת השמיעה והגולגולת, התבהרה מערכת היחסים ביניהם.
קבוצות בעלי ניבי החרב.
קבוצת בעלי ניבי החרב אוספת תחתיה מינים משש קבוצות: תת-הסדרה גורגונופסיה (Gorgonopsia), משפחת התיילקוסמיליים (Thylacosmilidae), תת-המשפחה Machaeroidinae, משפחת הנימרוויים (Nimravidae), משפחת הברבורופליים (Barbourofelidae) ותת-משפחת השנחרבים. חלק מקבוצות אלו כללו רק מינים בעלי ניבי חרב, בעוד שהאחרות כללו גם מינים אחרים.
מלבד הגורגונפסיים התראפסידים, כל הקבוצות שייכות למחלקת היונקים. מלבדם ומלבד התיילקוסמיליים, כל הקבוצות שייכות לקבוצת היונקים השלייניים. הנימרוויים, הברבורופליים והשנחרבים כולם שייכים לתת-סדרת דמויי חתול שבסדרת הטורפים. הסעיפים שלהלן מסודרים כרנולוגית לפי הופעת הקבוצות בהיסטוריה האבולוציונית.
מאפיינים כלליים.
בעלי ניבי החרב הופיעו במגוון גדלים: מיצורים קטנים כשועל ועד גדולים מהאריה והטיגריס. חלקם דמו לחתולים הגדולים, ואילו אחרים לא הזכירו צורת חתול כלל. גפיהם היו קצרות יחסית אצל רוב המינים, במיוחד האחוריות וכפותיהן. צווארם היה ארוך יחסית, ואילו לעיתים קרובות גבם וזנבם היו קצרים. רבים מהם ניחנו במבנה גוף חסון במיוחד שהתבטא בעיקר ב, בצווארם, כתפיהם, גפיהם ובגבם. בהשוואה לבעלי חיים בגודל דומה, בעלי ניבי החרב היו חזקים יותר, מה סייע להם להיאבק עם טרף ביתר קלות.
כל מיני הקבוצה היו טורפים בעלי ניבים ארוכים יחסית לקרוביהם. חלק לא מבוטל מהם היו מומחים, כלומר כאלו המותאמים לאורח חיים מסוים (specialist), ולא מינים כוללנים המסוגלים להסתגל לתנאים שונים (generalist). על אף שמיני הקבוצה אינם דומים לגמרי, שכן הם מגיעים מקבוצות רחוקות אחת מהשנייה, כולם חולקים מאפיינים מסוימים, ובמקרים אחדים הדמיון ביניהם רב למדי. מאפיינים רבים של מבנה הגולגולת היו מותאמים לגודל ניביהם, ועל כן נכללים כולם תחת ההגדרה "מכלול שיני החרב" (sabertooth complex). מבנה הגולגולת אפשר להם לפעור ללסת להיפער בזווית של מעל 100 מעלות, ובאופן שהתאים לנשיכה הנדרשת בעת החזקת שיניים כה גדולות. הצורך בפעירה רחבה כזו השפיעה על מפרקי הצוואר, הגב והגפיים, ועל אופן החיבור של שריריהם.
מהשוואת המינים בעלי ניבי החרב עם קרוביהם שאינם כאלו, עולה כי האחרונים ניחנים במאפיינים קדומים יותר, בעוד שהראשונים שינו רבים ממאפייני אבותיהם. לדוגמה, החתוליים שאינם בעלי ניבי חרב דומים יותר לאבותיהם מאשר קרוביהם בעלי ניבי החרב, על אף שאלו האחרונים נכחדו זה מכבר. בכל שושלת אבולוציונית של בעלי ניבי חרב, ניכרת התעצמות במאפיינים הטיפוסיים לקבוצה ככל שמתקדמים מהמינים הקדומים יותר אל המאוחרים. כך לדוגמה בעלי ניבי החרב הקדומים יותר ממשפחת החתוליים אינם מומחים ובעלי מאפיינים טיפוסיים קלים ביותר, ואילו המינים המאוחרים מפגינים מאפיינים קיצוניים המעידים על מומחיות רבה, כגון התקצרות הגפיים האחוריות ושינויים רבים במבנה הגולגולת.
גולגולת.
סיבי שריר מתכווצים באופן הטוב ביותר כאשר אורך השריר המתוח לא עולה על פי אחד וחצי מאורכו של השריר המכווץ. בשל כך בעלי ניבי החרב מפגינים התאמות רבות לפעירת לסת רחבה מיקומו של המפרק בין עצם הלסת התחתונה לגולגולת היה תחתי יחסית לחך וגובה השיניים, מה שאפשר לפעור את הלסת באופן רחב יותר. נקודות החיבור של שרירי סגירת הלסת הותאמו גם הם לפעירה רחבה. מיקומו הנמוך וגודלו הקטן של הזיז הווי, וכן גובהו של רכס הגולגולת, מצביעים על אורך רב יותר של שריר הצדע כשפיהם היה פעור עד לשיא היכולת שלו, עוצמת הנשיכה של בעלי ניבי החרב הייתה פחותה משל החתוליים המודרניים. עם זאת, ככל שקטנה זווית הפעירה, עוצמת הנשיכה גדלה ולמעשה הייתה חזקה למדי. בנוסף לכך, שיני ה-Carnassials של בעלי ניבי החרב מקבוצת הטורפים היו קרובות יותר לציר הלסת, מה שתרם לעוצמת הנשיכה.
גולגולת בעלי ניבי החרב נוטה להיות גבוהה, כלומר לא שטוחה, ובעלת צד אחורי קצר ורכס גדול (Sagittal crest). החלק האחורי שלה (Occipital plane) היה אנכי כמעט, בעוד שאצל קרוביהם נטה בשיפוע מאוזן יותר.
שוני ניכר נוסף בין בעלי ניבי חרב לקרוביהם שאינם נגע לשני זיזים נוספים: הזיז ה-paroccipital וההזיז הפטמתי הסמוך אליו. הזיז ה-paroccipital הפך בולט פחות ובמקרים אחדים אף התנוון לכדי שריד אבולוציוני. שינוי זה מאפשר לשריר הדו-בטני לגדול אל החלל הפנוי, ובכך לסייע ללסת להיפער באפון רחב יותר. הזיז הפטמתי פונה מטה ולכיוון קדמת הפנים, ומכסה חלקית את תעלת האוזן.
אזור הסנטר (או מאחה הלסת התחתונה) שלהם היה גבוה ואנכי, זאת בניגוד למאחה העקום קלות אצל טורפים שאינם בעלי ניבי חרב. לעיתים קרובות צדדיו התארכו לכדי סנטר ארוך: אחד מהמקרים הקיצוניים היה התיילקוסמילוס ("Thylacosmilus") ממשפחת התיילקוסמיליים, אשר התאפיין בסנטר ארוך במיוחד שנראה כמו נדן לניביו.
שיניים.
מלבד היותם ארוכים במיוחד, ניביהם העליונים היו מעוקלים, ושטוחים בצדדיהם. מידות ההתארכות, העיקול והשיטוח של הניבים העליונים השתנו בין המינים, אך עדיין הספיקו להבדילם מקרוביהם. קצה הניבים העליונים של רבים מהמינים היה משונן, ואצל חלקם כל השיניים היו בעלות צורה דומה. הקצה המשונן, שצורתו נעה בין דקה מאוד לגסה למדי אצל המינים השונים, הפך את הניבים העליונים ליעילות ביותר בחיתוך עור ובשר הטרף, ולקלות יותר מבלי לאבד מחוזקן. שורשי הניבים העליונים היו ארוכים גם הם והתארכו מעל עצם הלסת העליונה.
מלבד ניביהם העליונים, צורות השיניים האחרות הצביעו גם הן על כך שבשר היה חלק הארי של תפריטם (Hypercarnivore), כלומר שהם איבדו כמעט לחלוטין את היכולת לעכל מזון אחר. בדומה לטורפים אחרים, בעלי ניבי החרב מקבוצת הטורפים ניחנו בשיניים הנקראות Carnassials, המותאמות לחיתוך בשר. הן נטו להיות ארוכות, חדות למדי וחסרות תלוליות פנימיות (או לשוניות)
השיניים הטוחנות והקדם-טוחנות של רוב מיני הקבוצה נטו להיות קטנות ומעטות, והגורגונופסיים היו חסרים אותם אף לגמרי, אם כי התיילקוסמיליים התאפיינו במספר גדול יותר דווקא. בשונה מהחתוליים המודרניים, ניביהם התחתונים של מיני הקבוצה פנו כמעט אנכית, מה שהפך אותם לעמידים יחסית בפני עומס אנכי.
השיניים החותכות שלהם היו גדולות, מסודרות בקשת ובולטות קדימה כלפי השפתיים (procumbent), ואילו ניבי הלסת התחתונה היו קטנים והסתדרו כחלק משורת השיניים החותכות התחתונות. מלבד התיילקוסמיליים, אצל בעלי ניבי החרב היונקים, המינים הקדומים היו בעלי ניבים תחתונים גדולים ושיניים חותכות קטנות יחסית, אשר הפכו קטנים וגדולות בהתאמה עם התפתחותם.
החותכות תפקדו כאמצעי עזר לניבים, בכך שאחזו בחוזקה בטרף ושחררו חלקית את הניבים העליונים מהעומס המופעל עליהם. בכך בעלי ניבי החרב שונים מהחתוליים המודרניים, בעלי ניבי החרוט (conical-toothed) היכולים לספוג בעצמם את עוצמת הפגיעה הראשונית עם הטרף. למעשה, בהיבט זה הם דומים לזה של הכלביים וצבועיים, שעל אף היותם בעלי ניבים חרוטיים חזקים, החותכות שלהם משמשות לתפקיד דומה. באופן מפתיע, הסיבה לצורת החותכות נעוצה בכלל במבנה הגפיים הקדמיות של המינים. החתוליים משתמשים בטפריהם, ניביהם ובעיקר בגפיהם הקדמיות החזקות שלהם כדי לאחוז בטרף בזמן הציד ונשיכתו למוות. לעומתם, הכלביים והצבועיים, עם כפותיהם הקדמיות הצרות והנוקשות, הותאמו לריצה ממושכת על חשבון יכולת האחיזה. בשל כך, אצל האחרונים לחותכות תפקיד משמעותי באחיזת הטרף מאשר אצל הראשונים.
בעלי ניבי החרב, שניחנו גם הם בגפיים קדמיות חזקות, נאלצו לשמור על ניביהם משבירה ככל האפשר, ולפיכך פיתחו מבנה חותכות דומה לזה של הכלביים והצבועיים. בשונה מהחתוליים המודרניים, היאחזות בטרף באמצעות הניבים היא פעולה ממנו נמנעו, ועל כן כשעשו זאת השתמשו בשיניים החותכות ובניבים התחתונים שלהם באופן זהיר. לאחר ההשתלטות על הטרף ונעיצת הניבים העליונים בו, החותכות היו חודרות גם הן, מייצבות את האזור ומפחיתות את העומס המופעל על הניבים העליונים מהצדדים.
ניתן להבין באופן מוחשי את חשיבות החותכות בציד לאחר בחינת מאובנים של מיני בעלי ניבי חרב קדומים יותר, כגון מכיירודוס מהמין "Machairodus aphanistus" השנחרבי. בדומה לחתוליים המודרניים, מינים אלו ניחנו בחותכות בולטות פחות, ונאלצו להשתמש בניביהם העליונים בתדירות רבה יותר לאחיזת הטרף. בשל כך הלחץ עליהם היה רב יותר, והם נשברו לעיתים קרובות, דבר המתבטא במספרם הרב של מאובנים בעלי ניבים עליונים שבורים.
יצורים אלו הפגינו הסתגלות נוספת להגנה על ניביהם, והיא הגדלת שטח הפנים שלהם עם החניכיים. כתוצאה מכך, החניכיים מספקים יציבות נוספת בעת הנשיכה, ומכיוון שהם בעלי יכולת חישה, החניכיים סייעו לטורף להבין מתי החדיר את מלוא הניבים שלו לבשר הטרף.
תפקיד הניבים העליונים.