李思輝,王俊芳
哺乳動(dòng)物（包括人類(lèi)）一生只能換一次牙齒。而在爬行動(dòng)物中，牙齒則會(huì)以一定的模式不停的進(jìn)行替換，因此換牙就成了它們的常態(tài)。那么，在億萬(wàn)年前，恐龍是如何換牙的呢？
中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）地球科學(xué)學(xué)院韓鳳祿副教授研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中國(guó)科學(xué)院古脊椎動(dòng)物與古人類(lèi)研究所、云南大學(xué)以及中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）逸夫博物館的研究人員，深入研究了早期鳥(niǎo)臀類(lèi)恐龍上園熱河龍的牙齒形態(tài)和替換模式，并對(duì)早期鳥(niǎo)臀類(lèi)恐龍的換牙方式進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和演化分析，揭示了鳥(niǎo)臀類(lèi)恐龍?jiān)?億多年的演化過(guò)程中牙齒替換規(guī)律。相關(guān)研究成果近日在國(guó)際生物學(xué)期刊《BMC生態(tài)學(xué)與演化》上在線(xiàn)發(fā)表。
鴨嘴龍類(lèi)恐龍復(fù)原圖（上圖）及下頜齒照片（下圖）。受訪(fǎng)者供圖
在恐龍的演化當(dāng)中，牙齒形態(tài)最特殊當(dāng)屬鴨嘴龍類(lèi)，它們的口中牙齒數(shù)量最多可達(dá)800多顆，單個(gè)牙槽中可達(dá)5顆牙齒，這種特殊已經(jīng)絕跡的牙齒構(gòu)造被稱(chēng)為齒組（dental battery）。然而，鴨嘴龍的“一口好牙”并不是天生的，這種特殊的齒組構(gòu)造是如何演化出來(lái)的？研究人員對(duì)鴨嘴龍的祖先類(lèi)群——上園熱河龍的牙齒形態(tài)進(jìn)行了研究，對(duì)于了解鳥(niǎo)臀類(lèi)恐龍演化過(guò)程中這種復(fù)雜齒系的起源，具有重要的意義。
上園熱河龍是以一種小型的植食性恐龍，也是熱河生物群的代表性恐龍之一。它們兩足行走，身體纖細(xì)，善于奔跑，具有扇形的牙齒和明顯的鋸齒，但還沒(méi)有演化出齒組的構(gòu)造。韓鳳祿介紹，對(duì)于恐龍的牙齒，我們只能看到齒冠，齒根和替換齒一般都隱藏在頜骨內(nèi)部。因此，研究人員利用顯微CT掃描技術(shù)對(duì)上園熱河龍，從幼年個(gè)體到亞成年個(gè)體共6個(gè)標(biāo)本進(jìn)行了掃描，透過(guò)上、下頜骨來(lái)觀(guān)察牙槽內(nèi)牙齒的整體情況，通過(guò)重建這些牙齒的3D模型，可以觀(guān)察牙齒的發(fā)育情況。
恐龍的牙齒分為到功能齒（正在使用的行使功能的牙齒）和替換齒（新長(zhǎng)出但還未行使咀嚼功能的牙齒）。研究人員對(duì)上園熱河龍個(gè)體發(fā)育過(guò)程中的牙齒變化進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)幼年個(gè)體頜部總共存在63顆功能齒和44顆替換齒，而亞成年個(gè)體存在81顆功能齒和74顆替換齒。在生長(zhǎng)過(guò)程中，上園熱河龍的牙齒數(shù)量增加，替換齒數(shù)量也有一定增加，并且在亞成年個(gè)體中出現(xiàn)了第二代替換齒，即單個(gè)齒槽中同時(shí)存在三顆牙齒，而這也是齒組形成的萌芽狀態(tài)。
鳥(niǎo)臀類(lèi)簡(jiǎn)化系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)，示內(nèi)部類(lèi)群親緣關(guān)系。受訪(fǎng)者供圖
“如此豐富的樣本、涵蓋個(gè)體發(fā)育的各個(gè)階段，這在上園熱河龍牙齒替換規(guī)律研究尚屬首次”，韓鳳祿介紹，研究團(tuán)隊(duì)花了3年時(shí)間，從不同研究單位，對(duì)7個(gè)標(biāo)本進(jìn)行資料采集，對(duì)其中6個(gè)進(jìn)行了三維重建。上園熱河龍較多的替換齒反映了較快的牙齒替換速率，研究人員通過(guò)組織學(xué)切片來(lái)對(duì)其具體的牙齒替換時(shí)間進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)熱河龍幼年個(gè)體的牙齒替換速率約為25天，而亞成年個(gè)體則為33天（前頜齒）和46天（上頜齒），這個(gè)速度在植食性恐龍中也是比較快的那一類(lèi)。
此外，該研究團(tuán)隊(duì)首次將牙齒替換模式與鳥(niǎo)臀類(lèi)恐龍取食方式建立系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，研究發(fā)現(xiàn)在鳥(niǎo)臀類(lèi)幾個(gè)主要分支（異齒龍科、劍龍類(lèi)、甲龍類(lèi)、角龍類(lèi)和鳥(niǎo)腳類(lèi)）中，它們的牙齒替換模式存在著差異，并有著自己獨(dú)特的進(jìn)食植物方式。甲龍、劍龍和異齒龍科的替換齒較少并且只有一代替換齒。甲龍和劍龍可能通過(guò)具有強(qiáng)大功能的胃或者胃石來(lái)適應(yīng)高纖維化的飲食，而異齒龍科進(jìn)化出更特殊的牙齒，如具有更長(zhǎng)的齒冠。鳥(niǎo)腳類(lèi)和角龍類(lèi)則通過(guò)增加整體替換齒的數(shù)量以及每個(gè)齒槽中牙齒的數(shù)量來(lái)應(yīng)對(duì)高纖維含量的飲食。
文章鏈接：https://doi.org/10.1186/s12862-024-02233-2
鏈接：我國(guó)科學(xué)家揭開(kāi)鳥(niǎo)臀類(lèi)恐龍牙齒進(jìn)化之謎 (sciencenet.cn)
（原載 科學(xué)網(wǎng)客戶(hù)端 2024年5月11日）
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