Zoogdieren zijn verbazingwekkend diverse dieren. Ze leven in bijna elke beschikbare habitat op aarde - inclusief diepe zeeën, tropische regenwouden en woestijnen - en ze variëren in grootte van spitsmuizen tot 200 ton walvissen. Wat maakt een zoogdier precies tot een zoogdier en niet tot een reptiel, een vogel of een vis? Er zijn acht belangrijke kenmerken van zoogdieren, variërend van haar tot harten met vier kamers, die zoogdieren onderscheiden van alle andere gewervelde dieren.
Alle zoogdieren hebben haren die uit sommige delen van hun lichaam groeien gedurende ten minste een bepaalde fase van hun levenscyclus. Haar van zoogdieren kan verschillende vormen aannemen, waaronder dikke vacht, lange snorharen, verdedigingspennen en zelfs hoorns. Haar heeft verschillende functies: isolatie tegen de kou, bescherming voor de gevoelige huid, camouflage tegen roofdieren (zoals in zebra's en giraffen), en zintuiglijke feedback (zoals bij de gevoelige snorharen de gewone huiskat). Over het algemeen gaat de aanwezigheid van haar hand in hand met een warmbloedige stofwisseling.
Hoe zit het met zoogdieren die geen zichtbaar lichaamshaar hebben, zoals walvissen? Veel soorten, waaronderwalvissen en dolfijnen, hebben in de vroegste stadia van hun ontwikkeling weinig haar, terwijl anderen piekerige haarvlekken op hun kin of bovenlip behouden.
In tegenstelling tot andere gewervelde dierenzoogdieren voeden hun jongen met melk geproduceerd door melkklieren, die gemodificeerde en vergrote zweetklieren zijn die bestaan uit kanalen en klierweefsels die melk via de tepels afscheiden. Deze melk voorziet jongeren van de broodnodige eiwitten, suikers, vetten, vitamines en zouten. Niet alle zoogdieren hebben echter tepels. Monotremes zoals het vogelbekdier, dat al vroeg in de evolutionaire geschiedenis van andere zoogdieren afweken, scheiden melk af via kanalen in hun buik.
Hoewel aanwezig bij zowel mannetjes als vrouwtjes, ontwikkelen de borstklieren zich bij de meeste zoogdiersoorten alleen volledig bij vrouwtjes, vandaar de aanwezigheid van kleinere tepels bij mannetjes (inclusief menselijke mannetjes). De uitzondering op deze regel is de mannelijke Dayak-fruitknuppel, die de natuur - voor beter of slechter - de taak van borstvoeding heeft gegeven. Beter hen dan wij.
Het onderkaakbeen van zoogdieren bestaat uit een enkel stuk dat direct aan de schedel hecht. Dit bot wordt het gebit genoemd omdat het de tanden van de onderkaak vasthoudt. Bij andere gewervelde dieren is het gebit slechts een van de verschillende botten in de onderkaak en hecht het niet rechtstreeks aan de schedel. Waarom is dit belangrijk? De eendelige onderkaak en de spieren die deze onder controle houden, geven zoogdieren een krachtige beet. Het stelt hen ook in staat om hun tanden te gebruiken om hun prooi te snijden en erop te kauwen (zoals wolven en leeuwen), of om taai plantaardig materiaal fijn te malen (zoals olifanten en gazellen).
Diphyodontie is een eigenschap die bij de meeste zoogdieren voorkomt en waarbij tanden slechts één keer tijdens het leven van een dier worden vervangen. De tanden van pasgeboren en jonge zoogdieren zijn kleiner en zwakker dan die van volwassenen. Deze eerste set, bekend als melktanden, valt voor de volwassenheid uit en wordt geleidelijk vervangen door een set grotere, permanente tanden. Dieren die in de loop van hun leven voortdurend hun tanden vervangen, zoals haaiengekko's, alligators en krokodillen- staan bekend als polyphyodonts. (Polyphyodonts hebben geen tandfeeën. Ze zouden failliet gaan.) Enkele opmerkelijke zoogdieren niet diphyodonts zijn olifanten, kangoeroes, en lamantijnen.
De drie binnenoorbeenderen, de incus, de malleus en de stijgbeugel - gewoonlijk de hamer, het aambeeld en de stijgbeugel genoemd - zijn uniek voor zoogdieren. Deze kleine botjes brengen geluidstrillingen van het trommelvlies (ook wel het trommelvlies) over naar het binnenoor en zetten de trillingen om in neurale impulsen die vervolgens door de hersenen worden verwerkt. Interessant is dat de malleus en incus van moderne zoogdieren zijn geëvolueerd uit het onderkaakbeen van de directe voorlopers van zoogdieren, de "zoogdierachtige reptielen" van de Paleozoïcum bekend als therapsids.
Zoogdieren zijn niet de enige gewervelde dieren die er zijn endotherme (warmbloedige) stofwisseling. Het is een eigenschap die wordt gedeeld door moderne vogels en hun voorouders, de theropode (vleesetende) dinosaurussen van de Mesozoïcummen kan echter stellen dat zoogdieren hun endotherme fysiologie beter hebben benut dan welke andere gewervelde orde dan ook. Het is de reden dat cheeta's zo snel kunnen rennen, geiten de bergen kunnen beklimmen en mensen boeken kunnen schrijven. In de regel hebben koudbloedige dieren zoals reptielen een veel tragere stofwisseling omdat ze moeten vertrouwen op externe weersomstandigheden om hun interne lichaamstemperatuur te handhaven. (De meeste koelbloedige soorten kunnen nauwelijks poëzie schrijven, hoewel sommigen van hen advocaten zouden zijn.)
Zoals bij sommige van de andere eigenschappen op deze lijst, zijn zoogdieren niet de enige gewervelde dieren die een diafragma hebben, een spier in de borst die uitzet en de longen samentrekt. De diafragma's van zoogdieren zijn echter aantoonbaar geavanceerder dan die van vogels en zeker geavanceerder dan die van reptielen. Dit betekent dat zoogdieren efficiënter kunnen ademen en zuurstof kunnen gebruiken dan andere gewervelde ordes, die, in combinatie met hun warmbloedige stofwisseling zorgt voor een breder scala aan activiteiten en een betere benutting van de beschikbare ecosystemen.
Zoals alle gewervelde dieren hebben zoogdieren gespierde harten die herhaaldelijk samentrekken om bloed te pompen, wat in beurt, levert zuurstof en voedingsstoffen door het hele lichaam en verwijdert afvalproducten zoals koolstof dioxide. Alleen zoogdieren en vogels hebben harten met vier kamers, die efficiënter zijn dan de harten met twee kamers van vissen of de harten met drie kamers van amfibieën en reptielen.
Een hart met vier kamers scheidt zuurstofrijk bloed dat uit de longen komt van het gedeeltelijk zuurstofarme bloed dat terugkeert naar de longen om opnieuw te worden geoxygeneerd. Dit zorgt ervoor dat zoogdierweefsels alleen zuurstofrijk bloed ontvangen, wat zorgt voor meer langdurige fysieke activiteit met minder rustpauzes.