我國科學家揭開鳥臀類恐龍牙齒進化之謎

哺乳動物（包括人類）一生只能換一次牙齒。而在爬行動物中，牙齒則會以一定的模式不停的進行替換，因此換牙就成了它們的常態。那么，在億萬年前，恐龍是如何換牙的呢？

中國地質大學（武漢）地球科學學院韓鳳祿副教授研究團隊聯合中國科學院古脊椎動物與古人類研究所、云南大學以及中國地質大學（武漢）逸夫博物館的研究人員，深入研究了早期鳥臀類恐龍上園熱河龍的牙齒形態和替換模式，并對早期鳥臀類恐龍的換牙方式進行了統計和演化分析，揭示了鳥臀類恐龍在1億多年的演化過程中牙齒替換規律。相關研究成果近日在國際生物學期刊《BMC生態學與演化》上在線發表。

鴨嘴龍類恐龍復原圖（上圖）及下頜齒照片（下圖）。受訪者供圖

在恐龍的演化當中，牙齒形態最特殊當屬鴨嘴龍類，它們的口中牙齒數量最多可達800多顆，單個牙槽中可達5顆牙齒，這種特殊已經絕跡的牙齒構造被稱為齒組（dental battery）。然而，鴨嘴龍的“一口好牙”并不是天生的，這種特殊的齒組構造是如何演化出來的？研究人員對鴨嘴龍的祖先類群——上園熱河龍的牙齒形態進行了研究，對于了解鳥臀類恐龍演化過程中這種復雜齒系的起源，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，善于奔跑，具有扇形的牙齒和明顯的鋸齒，但還沒有演化出齒組的構造。韓鳳祿介紹，對于恐龍的牙齒，我們只能看到齒冠，齒根和替換齒一般都隱藏在頜骨內部。因此，研究人員利用顯微CT掃描技術對上園熱河龍，從幼年個體到亞成年個體共6個標本進行了掃描，透過上、下頜骨來觀察牙槽內牙齒的整體情況，通過重建這些牙齒的3D模型，可以觀察牙齒的發育情況。

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（新長出但還未行使咀嚼功能的牙齒）。研究人員對上園熱河龍個體發育過程中的牙齒變化進行了分析，發現幼年個體頜部總共存在63顆功能齒和44顆替換齒，而亞成年個體存在81顆功能齒和74顆替換齒。在生長過程中，上園熱河龍的牙齒數量增加，替換齒數量也有一定增加，并且在亞成年個體中出現了第二代替換齒，即單個齒槽中同時存在三顆牙齒，而這也是齒組形成的萌芽狀態。

鳥臀類簡化系統發育樹，示內部類群親緣關系。受訪者供圖

“如此豐富的樣本、涵蓋個體發育的各個階段，這在上園熱河龍牙齒替換規律研究尚屬首次”，韓鳳祿介紹，研究團隊花了3年時間，從不同研究單位，對7個標本進行資料采集，對其中6個進行了三維重建。上園熱河龍較多的替換齒反映了較快的牙齒替換速率，研究人員通過組織學切片來對其具體的牙齒替換時間進行了研究，發現熱河龍幼年個體的牙齒替換速率約為25天，而亞成年個體則為33天（前頜齒）和46天（上頜齒），這個速度在植食性恐龍中也是比較快的那一類。

此外，該研究團隊首次將牙齒替換模式與鳥臀類恐龍取食方式建立系統關聯，研究發現在鳥臀類幾個主要分支（異齒龍科、劍龍類、甲龍類、角龍類和鳥腳類）中，它們的牙齒替換模式存在著差異，并有著自己獨特的進食植物方式。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具有強大功能的胃或者胃石來適應高纖維化的飲食，而異齒龍科進化出更特殊的牙齒，如具有更長的齒冠。鳥腳類和角龍類則通過增加整體替換齒的數量以及每個齒槽中牙齒的數量來應對高纖維含量的飲食。

文章鏈接：https://doi.org/10.1186/s12862-024-02233-2