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研究人员重建了早期哺乳动物的精确咬合

波恩大学(德国)的古生物学家已经成功地重建了生活在将近1.5亿年前的早期哺乳动物的咀嚼动作。这表明它的牙齿非常精确且出奇地有效。然而,在发展的过程中,这一方面可能被证明是不利的。该研究发表在《科学报告》杂志上。

鼬鼠只有20厘米长,被认为是当今世界上最小的食肉动物。波恩大学的研究人员现在研究的哺乳动物不太可能更大。但是,其所属的物种早已灭绝:Priacodon fruitaensis(学名)生活于将近1.5亿年前,那时恐龙主导着动物界,而哺乳动物的胜利仍在继续。

在他们的研究中,波恩大学地球科学研究所的古生物学家分析了化石标本的上颌骨和下颌骨的一部分,特别是其颊齿(臼齿)。研究人员可以从磨牙中确定许多因素,这些因素不仅涉及动物的饮食,还涉及其在家谱中的位置。在P. fruitaensis中,每个臼齿几乎都大于一毫米。这意味着他们的大部分秘密仍然没有武装。

因此,波恩的研究人员使用一种特殊的断层扫描方法来生成高分辨率的牙齿三维图像。然后,他们使用位于波恩的研究所共同开发的专用软件分析了这些微CT图像。波恩大学古生物学系主任托马斯·马丁教授解释说:“到目前为止,上下颌中的牙齿究竟是如何组合在一起的还不清楚。” “我们现在已经能够回答这个问题。”

1.5亿年前,生物如何咀嚼?

上颚和下颚分别包含多个臼齿。在哺乳动物的前辈中,上颚的臼齿1在咀嚼时会精确地咬在下颚的臼齿1上。但是,在更发达的哺乳动物中,牙齿排彼此相对移动。因此,当向下咬时,顶部的臼齿1正好碰在臼齿1和臼齿2之间,因此它与两个臼齿而不是一个臼齿接触。但是早期哺乳动物果蝇的情况如何?

“我们在计算机上比较了这两种选择,”在托马斯·马丁(Thomas Martin)的研究小组撰写博士学位论文的凯·贾格(KaiJäger)解释说。“这表明该动物像现代哺乳动物一样被咬了下来。” 研究人员模拟了这两种选择的整个咀嚼动作。在更原始的版本中,上颚和下颚之间的接触对于动物来说太小而不能有效地粉碎食物。这与“更现代”的替代方案不同:在这种情况下,磨牙的切削刃在咀嚼时像过去的手工艺品所用的变粉红色剪刀的刀片彼此滑动。

因此,它的齿状一定使果蝇更容易切开猎物的肉。但是,该动物可能不是纯食肉动物:它的臼齿呈圆锥形,与山峰相似。贾格说:“这种尖牙对于打孔和粉碎昆虫的甲壳特别有用。” 因此,在当今的食虫动物中也发现了它们。但是,食肉动物和食虫动物牙齿的组合可能以这种形式是唯一的。

牙尖在其他方面也很引人注目:它们在所有臼齿中的大小实际上都相同。这使得牙列极其精确和有效。但是,这些优点是要付出代价的:牙尖结构的细微变化可能会使咀嚼性能大大恶化。雅格说:“这可能会使牙科器械的发展更加困难。”

实际上,这种牙列在八千万年的进化史中的某些血统中几乎没有改变。然而,在某些时候,它的主人已经灭绝了-也许是因为他们的牙齿无法适应不断变化的食物条件。

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