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貓科包括獅子、老虎和豹等動物，是食肉目的9個科中最具肉食性的哺乳動物。第一種的貓科動物出現於漸新世，人們更熟悉的家貓和人類在一万年前開始有關連。家貓的野生種親戚野貓，仍然生存在歐洲、非洲和亞洲東部等地，雖然棲地破壞限制了其居住範圍。
其他貓科動物中知名的成員有包括如獅子、老虎、豹和美洲豹等大貓，以及其他如美洲獅、獵豹、猞猁、獰貓和短尾貓等貓亚科动物。已滅絕的劍齒虎亞科為真的貓科動物，而其他如袋劍齒虎和獵貓等相似的動物則不是。
演化
已知現今世上有38種貓科動物，牠們都源自一個共同的祖先。這些物種源自於亞洲，且經由陸橋散布至各洲去。根據發表在《科學》上，由美國國家癌症研究所的Warren Johnson和Stephen O'Brien對粒線體基因和細胞核基因所做的研究，確定了貓的祖先在白令陸橋和巴拿馬地峽至少10次洲與洲的雙向遷徙[1] 之間，演化出8個主要的世系。其中，豹屬是最古老的，而貓屬則是最年輕的。他們估計大約百分之60的現存物種是在最近的100萬年內演化出來的。
在此發現之前，生物學家大多不能由化石的記錄中建立出貓的分類樹，因為不同物種的化石看起來都很相似，主要是尺寸上的不同。
貓科動物最親近的親戚被認為是麝貓、鬣狗和獴。所有的貓科動物都有一種基因異常，使得牠們嘗不到甜味，亦無法消化大分子醣，故成為純肉食動物。
貓科動物的化石
已知最古老的真正貓科動物（始貓）生存在漸新世和始新世的時期。在始新世時，牠演化出了假貓。假貓被認為是現存的兩個亞科和已滅絕的劍齒虎亞科等的最古老共同祖先。較以馬刀齒貓為知的這一群動物於更新世後期開始滅絕，其包括了劍齒虎、短劍劍齒虎、恐貓和似劍齒虎。
補充
通过化石研究得到最古老的真正猫科动物（始猫）生存在始新世的时期。在始新世时，它演化出了假猫。假猫被认为是现存的两个亚科和已灭绝的剑齿虎亚科的共同祖先。较以马刀齿猫为知的这一群动物于更新世后期开始灭绝，其包括了剑齿虎、短剑剑齿虎、恐猫和似剑齿虎。第一种的猫科动物出现在大约三千万年前的渐新世，人们更熟悉的家猫和人类开始有关连则是在千年之前。猫科动物起源于类似猎猫类的原始类型，猎猫类形态和性类似如今的猫科动物而较原始，以前作为猫科动物的一个亚科，如今则多作为独立的猎猫科Nimravidae 。 猎猫科占据和猫科类似的生态地位，比较多样化，多数犬齿比较发达，其中有些成员如始剑虎Eusmilus 等发展出了类似剑齿虎的发达的上犬齿，是当时厚皮动物的主要捕食者。 真正的猫科诞生后向着两个方向发展，一支上犬齿逐渐延长，另一支犬齿趋于变小而身体比较灵活。上犬齿逐渐延长的这一支被归入剑齿虎亚科（Machairodontinae），其中以晚期的剑齿虎（Smilodon）为代表。剑齿虎大概是所有史前哺乳动物中最引人注目的，体型巨大，上犬齿特别发达，可能以厚皮动物为食，并随着厚皮动物的减少而消失。 已知的36种猫科动物，它们都源自一千八百万年前的一个共同的祖先。这些物种源自于亚洲，且经由陆桥散布至各洲去。 根据发表在《科学》上，由美国国家癌症研究所的Warren Johnson和Stephen O'Brien对粒线体基因和细胞核基因所做的研究，确定了猫的祖先在利用白令陆桥和巴拿马地峡做了至少10次洲至洲的迁徙（双向）之间，演化出了八个主要的世系。 其中，豹属是最古老的，而猫属则是最年轻的。它们估计大约百分之六十的现存物种是在最近的一百万年内演化出来的。大多数的猫科动物有18或19个染色体倍性。新世界（中南美）中的猫有18个染色体倍性，这可能是导因于两个较小的染色体结合成了一个较大的染色体之故。在此发现之前，生物学家大多不能由化石的记录中建立出猫的分类树，因为不同物种的化石看起来都很相似，主要是尺度上的不同。 在已经认可的36种猫科动物中，老虎与狮子，豹子和美洲虎最密切相关。这些大猫从一个与现代豹子或美洲虎类似的共同祖先演变而来，生活在500多万年前。在中亚、中国、西伯利亚、日本以及印度尼西亚的苏门答腊岛和爪哇岛发现的化石被清楚地识别为老虎约有二百万年龄。 [1] 狮子和猎豹仅在非洲和亚洲的野外发现。在北非，阿拉伯半岛和亚洲西南部的热带草原和灌木林中发现了野猫。美洲狮和猞猁的领土从加拿大育空地区延伸到南美洲和亚洲部分地区。它们被命名为它们居住的领土，即落基山脉的美洲狮被称为山狮，但在佛罗里达州，它们将被称为佛罗里达豹。 陆地上最凶猛的动物一一虎、豹、狮，和人们家里养的猫，原是同族兄弟。在动物学分类中统称为猫科动物，不过猫算是最小的，而狮子要算是最大的。它们在适应生存方面，则各有特点：老虎会泅水，狮子则不会泅水，豹除了会泅水之外，还会爬树，动作敏捷，不逊猿猴。它们都以食肉为主，摄食对象没有大的差别。