恐龙称霸地球的秘诀,竟是牙齿自带避震器?

《侏罗纪公园》系列电影掀起大家对恐龙的好奇,但其实科学家早就在研究远古时代的各种生物。以恐龙为例,平均每星期会发现一种新种恐龙,每年大约会发现五十种新种恐龙。而在探讨物种起源及鉴定远古生物领域,同步辐射分析技术也展现了它的独特价值。

例如,南非威特沃特斯兰德大学(University of the Witwatersrand)领导的国际科学家团队,针对一些世界上最古老的恐龙蛋胚胎头骨,进行3D复制重建,发现它们的头骨生长顺序与当今的鳄鱼、鸡、乌龟和蜥蜴相同,研究成果发表在《科学报导》(Scientific Reports)上。

恐龙称霸地球的秘诀,竟是牙齿自带避震器?插图

在台湾,由加拿大多伦多大学教授赖兹(Robert Reisz)与台湾学者组成国际团队,花费两年时间,运用超高解析二维红外光谱显微术,在活跃于一亿九千五百万年前的云南禄丰龙胚胎股骨化石中,发现残留有机物,找到古化石内保存复杂有机物的最古老纪录。这个破天荒的发现在2013年登上了《自然》(Nature)杂志封面。

此外,在禄丰龙肋骨化石的微血管信道中,国辐中心研究员李耀昌也发现全球最古老且保存完整的胶原蛋白与赤铁矿微粒聚晶。

「即使经过亿万年时空转换,恐龙的软组织经血液中铁的氧化及碳酸钙化包覆作用后,还是有机会被保存下来,」李耀昌表示,这将有助科学家进一步了解恐龙的生理机能与遗传密码。

李耀昌团队将成果发表于《自然通讯》(Nature Communications)期刊,并获选为《发现》(Discover)杂志「2017年全球百大发现」第十二名,是近年来台湾学者主导的研究成果首度登上《发现》杂志全球百大发现。

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发现牙齿里的避震器

恐龙胚胎里有胶原蛋白,恐龙的嘴巴里则是自带「避震器」。

国辐中心团队与台湾博物馆、台湾石尚博物馆、中国大陆北京自然博物馆、加拿大安大略皇家博物馆,以及中国大陆地质科学院地质研究所合作,搜集十五种肉食性与植食性恐龙牙齿,利用同步辐射穿透式X光显微术与现代的眼镜凯门鳄牙齿进行研究比对,首度发现肉食恐龙牙齿具有避震结构。

在肉食性恐龙牙齿的珐琅质与象牙质中间,存在一层相对柔软且布满微细孔洞的被复牙本质层,可以保护牙齿,避免因撕裂骨肉造成牙齿瞬间断裂。这项研究结果修正了过去对于原始爬虫类牙齿结构的认知,因此登上国际知名期刊《科学报导》(Scientific Reports)与各大媒体。为了搜集恐龙牙齿进行研究比对,国辐中心研究员王俊杰透露了一段小故事。

「当时我到桃园兴仁花园夜市拜访鳄鱼摊,没想到使用斜口钳帮鳄鱼拔牙时,斜口钳当场应声断裂,只好再买一把硬度更高的老虎钳,费了好大一番功夫才顺利拔下鳄鱼牙齿。」

恐龙称霸地球的秘诀,竟是牙齿自带避震器?插图(2)

牙齿的特殊结构,使得肉食恐龙成为顶尖猎食者,称霸地表一亿六千五百万年。相较于人类咬合力约为40公斤、眼镜凯门鳄咬合力约1,000公斤,以及咬合力可达2,000公斤、目前世上咬合力最大的动物——湾鳄,「暴龙的咬合力约6,000公斤,且拖行的猎物体重可能超过1公吨,但靠着微小的避震结构设计,便不致因巨大应力而造成牙齿断裂,」王俊杰说。

远古生物的活动型态一直是科学家亟欲解开的谜题,透过同步光源高分辨率检测技术,可以帮助我们了解古生物化石组织结构的细微差异,提供了一种崭新的古生物分类与古生态研究检测方法,而藉由恐龙胚胎化石中探测到的有机质残留物,未来将可逐步解开更多远古生物的奥秘。

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