史前恐龙与哺乳动物牙齿之间的惊人联系

戈戈猩猩是最早的剑齿动物。他们的犬齿延伸到13厘米。

当大多数人想到史前生物上凶猛的，像刀片一样的牙齿时，他们会描绘出Smilodon（俗称剑齿虎）。但是在恐龙世界中，兽脚亚目是众所周知的，它们具有类似锯齿的锯齿状刀刃，用于咬和撕开猎物。直到最近，导致这些恐怖的牙齿的组织的复杂排列被认为是这些食肉恐龙所独有的。

在2020年12月16日发表于《生物学快报》上的一篇论文中，主要作者，哈佛大学生物与进化生物学系的博士后研究员梅根·惠特尼（Megan Whitney）检查了戈戈戈普斯人牙齿的化石薄片，发现了类似的复杂组织排列，使在兽脚亚目中像牛排刀一样的锯齿。

偏头狗的偏光下的薄部分。在该样品的右侧可见锯齿。

高哥人是一群在270-252百万年前的二叠纪中晚期的突触。这些动物与其他突触动物一样，被认为是哺乳动物的先驱者，属于最终导致哺乳动物生长的血统。惠特尼说：“这些动物是当时的先天性掠食者，其特征是像马刀一样的犬，可以延伸到13厘米长。”

先前对兽脚亚目恐龙的研究发现，牙釉质和牙本质组成的组织错综复杂，在牙齿上形成锯齿。这种复杂的安排被认为是兽脚亚目恐龙所独有的。但是，在检查锯齿之前，没有人曾经切过一薄切的猩猩牙齿。

完整的剑齿齿犬，来自赞比亚的猩猩。该标本包括牙齿的冠部（顶部）和牙根（底部）。

受启发，惠特尼和他的合著者结合了他们在古组织学方面的专业知识（对化石骨骼组织的微观结构的研究），并检查了来自三个不同时期的三个突触的化石薄片，以测试该组锯齿结构的理论。惠特尼说：“我们很惊讶地在猩猩中发现了兽脚亚目状的锯齿。”“我们想看看其他食肉突触是如何形成锯齿的，所以我们研究了一个较旧的突触齿（Dimetrodon）和一个较年轻的哺乳动物突触齿（Smilodon）。”

Gorgonopsian，Dimetrodon和Smilodon都是突触类动物，就像兽脚类动物一样，它们都是当时的先天性掠食者，并有锯齿状的刀状齿（即齿齿龙）。Dimetrodonis是西索里尔时期最早的突触动物之一，大约在295至2.72亿年前就被误认为； Dimetrodonis mil龙在更新世时期生活在美洲250万到10,000年前。惠特尼说：“所有这些动物都沿着哺乳动物的线落下，而哺乳动物的线则是从爬行动物的线与恐龙一起散发出来的。”“实际上，这三种动物与人类的关系比与恐龙的关系更紧密。”

惠特尼（Whitney）的博士专注于猩猩和其他哺乳动物的先驱者的牙齿，因此她检查了猩猩的标本，这些样本是从赞比亚正在进行的广泛野外工作中收集的，在那里发现了许多这类动物。共同作者，阿尔伯塔大学生物科学系博士后研究员Aaron LeBlanc，多伦多大学生态与进化生物学系博士候选人Ashley Reynolds和地质科学系助理教授Kirstin Brink曼尼托巴大学为牙齿组织学和动物研究提供了专业知识。

薄薄的切片显示，高脚猿的锯齿由牙釉质和牙本质紧密堆积的锯齿组成，这些组织的复杂排列以前曾归因于兽脚亚目恐龙，并且被认为是它们的独特之处。勒布朗说：“令人惊讶的是，戈戈猩猩的锯齿更像是中生代食肉恐龙的锯齿。”“这意味着这种独特的切牙类型首先在导致哺乳动物的世系中进化，然后又在恐龙中独立进化。”

布林克说：“我们只看到这种锯齿在吃肉的动物中进化的事实很重要。”“隐藏在牙齿内的微小微结构为牙齿提供了显着的优势，可以增强锯齿，并帮助它们在口腔中持续更长的时间，从而帮助动物有效地进食。”

两者都是偏振光下锯齿的放大图像。牙釉质锯齿由牙釉质（较薄，较轻的组织在右侧）和牙本质（较厚的组织在左侧）和齿间褶皱（黑色中心结构，是锯齿之间的褶皱）组成。这种特殊的布置允许更多的锯齿沿着牙齿紧密堆积，并使每个锯齿更耐磨损。

尽管高足动物与兽脚亚目恐龙具有相同的特征，但实际上它们与其他突触动物（如食齿龙和人类）具有更多的特征。惠特尼说：“这些动物由于具有功能上的好处而汇聚成类似的锯齿状齿形，而不是因为它们彼此之间是近亲。”“在这种情况下，这可能与动物确实在牙齿上造成大量磨损的事实有关。因此，由于进食很重要，因此它们独立形成锯齿状结构，可以承受进食所需的反复作用力。因此，有很多选择作用于牙齿。”

戈尔戈普斯人是一个正常的群体，其身体大小从中型狗到熊的大小不等，Whitney指出，尽管所采样的标本具有这种形态，但仍有可能存在与之匹配的锯齿类型。 gorgonopsians的持久性。

参考：M. R. Whitney，A.R.H.LeBlanc，A.R.Reynolds和K.S.Brink撰写的“超食肉突触和恐龙的锯齿中的融合牙齿适应性”，2020年12月15日，生物学快报。DOI：
10.1098 / rsbl.2020.0750