史前幽靈鯊旋齒鯊的螺旋狀牙齒下顎得到解釋

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經過一個世紀的各種猜測,CT掃描揭示了旋齒鯊(Helicoprion)噩夢般的下顎內部的真實情況。旋齒鯊是一種大型的、有著2.7億年曆史的軟骨魚,其口中間有一個精緻的牙齒螺旋。

1899年,俄羅斯地質學家亞歷山大·彼得羅維奇·卡爾平斯基根據在哈薩克發現的一個破碎的化石,將這種六米長的魚命名為旋齒鯊(Helicoprion),意思是“螺旋鋸”。因為他所描述的鋸與身體的其餘部分分離了,卡爾平斯基無法確定它應該安裝在哪裡,所以最初他認為它起始於魚的口中,並像一個外接的、盤繞在一起的、由融合的牙齒組成的捲曲的腫塊那樣,沿著鼻子向上捲曲。想象一下鋸鰩的鋸,只是向上捲曲。在20世紀初,來自世界各地的許多研究人員,包括美國古生物學家查爾斯·羅切斯特·伊斯特曼,提出了進一步的猜測。伊斯特曼對這樣一個笨重的裝置可能位於這種可憐的生物的臉上的想法感到困惑。在1900年出版的《美國古生物學家》中,伊斯特曼傾向於認為螺旋從魚背部的某個位置伸出,充當某種防禦性展示,也許。

幾年後,卡爾平斯基追隨伊斯特曼的思路,認為旋齒鯊的螺旋可能構成了動物尾巴的一部分,或者可能從它的背鰭延伸出來,或者位於背部較低的位置。1907年,美國魚類學家奧利弗·佩裡·海伊發現了一個仍處於自然位置的化石標本,並根據這一點,傾向於下顎理論。但它位於上顎還是下顎?它是否位於兩個顎中?這些問題是無法用這些研究人員所擁有的少量和破碎的標本來回答的。


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無論如何,在最早的關於旋齒鯊的假設性重建中,普遍的共識是這個可怕的、長滿牙齒的螺旋肯定有防禦作用。本世紀晚些時候,這種看法發生了變化,研究人員傾向於認為螺旋主要用於進食,因此與生物的下顎有關。

1950年,丹麥古生物學家斯文德·埃裡克·本迪克斯-阿爾姆格倫在愛達荷州蒙彼利埃附近的水盧礦發現了一個至關重要的旋齒鯊螺旋標本。該標本被命名為IMNH 37899,並收藏在愛達荷州自然歷史博物館,本迪克斯-阿爾姆格倫於1966年首次對其進行了描述。它可能被嚴重壓碎和脫節了,但是除了在直徑為23釐米的螺旋上坐落著117個可辨認的鋸齒狀牙冠之外,還有一些非常明顯的顱骨軟骨。這第一次證明了至少有一部分螺旋包含在旋齒鯊的口中。

但這並沒有限制可能性。在過去的五十年中,研究人員認為螺旋會尷尬地從下唇伸出,捲曲在下巴下方;位於舌頭應該在的口內;或者可能位於更靠下的喉嚨處。

現在,由愛達荷州立大學地球科學系的萊夫·塔帕尼拉和愛達荷州自然歷史博物館館長領導的一個團隊,對旋齒鯊頭骨的結構獲得了前所未有的深入瞭解。IMNH 37899在德克薩斯大學高解析度X射線CT裝置上使用ACTIS掃描器進行了掃描,並由此生成了該動物頭骨的按比例縮放的3D計算機生成模型。

該團隊昨天在《生物學快報》中報告說:“我們的重建假設牙齒螺旋是下頜的單一、聯合[融合]結構,佔據了下頜弓的整個長度。”這意味著螺旋不是像之前認為的那樣延伸過下頜並盤繞在下巴下方,而是生長在下頜內部。這樣,就像鯊魚有不斷替換的多排牙齒一樣,旋齒鯊有一個部分隱藏的牙齒工廠,它開始於上下頜相遇的區域附近,在如果它有舌頭的話舌頭應該在的口腔區域執行,然後進入下頜支撐的軟骨(參見第一張圖片)。

研究人員說:“螺旋的持續生長將牙齒-根複合體沿著彎曲的方向推向頜的前部,在那裡它最終盤旋形成最新根部材料的基礎,並且這個過程會持續形成連續的旋轉。”“在螺旋生長完成360度旋轉之前的某個時候,牙冠會被上頜上的鑲嵌軟骨隱藏起來。”

由於旋齒鯊的上頜沒有任何牙齒,該團隊認為,這種掠食性魚類會透過用一排鋸齒狀牙齒反覆切割來分解其軟體獵物,例如頭足類動物和小魚。當它閉合下頜時,牙齒的螺旋被向後推,“為刀片狀鋸齒提供有效的切割機制,並將食物推向口腔的後部”。

塔帕尼拉和同事認為,旋齒鯊的下顎可能延伸超過50釐米長,並且一些牙齒螺旋會擁有約150顆牙齒。該團隊還表示,這種生物不是像其他人假設的那樣是鯊魚,而是銀鮫(全頭亞綱),這是一組軟骨魚,也稱為鼠魚或幽靈鯊,它們在4億年前從鯊魚中分離出來。“一直以來,人們都認為旋齒鯊是鯊魚,但它與鼠魚(全頭亞綱)的關係更密切,”塔帕尼拉說。“它與鯊魚的主要共同點是牙齒的結構,其他一切都是全頭亞綱的。”

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About Becky Crew

Bec Crew is a Sydney-based science writer and award-winning blogger. She is the author of 'Zombie Tits, Astronaut Fish and Other Weird Animals' (NewSouth Press).

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