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经过一个世纪的各种猜测,CT扫描揭示了旋齿鲨(Helicoprion)噩梦般的下颚内部的真实情况。旋齿鲨是一种大型的、有着2.7亿年历史的软骨鱼,其口中间有一个精致的牙齿螺旋。
1899年,俄罗斯地质学家亚历山大·彼得罗维奇·卡尔平斯基根据在哈萨克斯坦发现的一个破碎的化石,将这种六米长的鱼命名为旋齿鲨(Helicoprion),意思是“螺旋锯”。因为他所描述的锯与身体的其余部分分离了,卡尔平斯基无法确定它应该安装在哪里,所以最初他认为它起始于鱼的口中,并像一个外置的、盘绕在一起的、由融合的牙齿组成的卷曲的肿块那样,沿着鼻子向上卷曲。想象一下锯鳐的锯,只是向上卷曲。在20世纪初,来自世界各地的许多研究人员,包括美国古生物学家查尔斯·罗切斯特·伊斯特曼,提出了进一步的猜测。伊斯特曼对这样一个笨重的装置可能位于这种可怜的生物的脸上的想法感到困惑。在1900年出版的《美国古生物学家》中,伊斯特曼倾向于认为螺旋从鱼背部的某个位置伸出,充当某种防御性展示,也许。
几年后,卡尔平斯基追随伊斯特曼的思路,认为旋齿鲨的螺旋可能构成了动物尾巴的一部分,或者可能从它的背鳍延伸出来,或者位于背部较低的位置。1907年,美国鱼类学家奥利弗·佩里·海伊发现了一个仍处于自然位置的化石标本,并根据这一点,倾向于下颚理论。但它位于上颚还是下颚?它是否位于两个颚中?这些问题是无法用这些研究人员所拥有的少量和破碎的标本来回答的。
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无论如何,在最早的关于旋齿鲨的假设性重建中,普遍的共识是这个可怕的、长满牙齿的螺旋肯定有防御作用。本世纪晚些时候,这种看法发生了变化,研究人员倾向于认为螺旋主要用于进食,因此与生物的下颚有关。
1950年,丹麦古生物学家斯文德·埃里克·本迪克斯-阿尔姆格伦在爱达荷州蒙彼利埃附近的水卢矿发现了一个至关重要的旋齿鲨螺旋标本。该标本被命名为IMNH 37899,并收藏在爱达荷州自然历史博物馆,本迪克斯-阿尔姆格伦于1966年首次对其进行了描述。它可能被严重压碎和脱节了,但是除了在直径为23厘米的螺旋上坐落着117个可辨认的锯齿状牙冠之外,还有一些非常明显的颅骨软骨。这第一次证明了至少有一部分螺旋包含在旋齿鲨的口中。
但这并没有限制可能性。在过去的五十年中,研究人员认为螺旋会尴尬地从下唇伸出,卷曲在下巴下方;位于舌头应该在的口内;或者可能位于更靠下的喉咙处。
现在,由爱达荷州立大学地球科学系的莱夫·塔帕尼拉和爱达荷州自然历史博物馆馆长领导的一个团队,对旋齿鲨头骨的结构获得了前所未有的深入了解。IMNH 37899在德克萨斯大学高分辨率X射线CT设备上使用ACTIS扫描仪进行了扫描,并由此生成了该动物头骨的按比例缩放的3D计算机生成模型。
该团队昨天在《生物学快报》中报告说:“我们的重建假设牙齿螺旋是下颌的单一、联合[融合]结构,占据了下颌弓的整个长度。”这意味着螺旋不是像之前认为的那样延伸过下颌并盘绕在下巴下方,而是生长在下颌内部。这样,就像鲨鱼有不断替换的多排牙齿一样,旋齿鲨有一个部分隐藏的牙齿工厂,它开始于上下颌相遇的区域附近,在如果它有舌头的话舌头应该在的口腔区域运行,然后进入下颌支撑的软骨(参见第一张图片)。
研究人员说:“螺旋的持续生长将牙齿-根复合体沿着弯曲的方向推向颌的前部,在那里它最终盘旋形成最新根部材料的基础,并且这个过程会持续形成连续的旋转。”“在螺旋生长完成360度旋转之前的某个时候,牙冠会被上颌上的镶嵌软骨隐藏起来。”
由于旋齿鲨的上颌没有任何牙齿,该团队认为,这种掠食性鱼类会通过用一排锯齿状牙齿反复切割来分解其软体猎物,例如头足类动物和小鱼。当它闭合下颌时,牙齿的螺旋被向后推,“为刀片状锯齿提供有效的切割机制,并将食物推向口腔的后部”。
塔帕尼拉和同事认为,旋齿鲨的下颚可能延伸超过50厘米长,并且一些牙齿螺旋会拥有约150颗牙齿。该团队还表示,这种生物不是像其他人假设的那样是鲨鱼,而是银鲛(全头亚纲),这是一组软骨鱼,也称为鼠鱼或幽灵鲨,它们在4亿年前从鲨鱼中分离出来。“一直以来,人们都认为旋齿鲨是鲨鱼,但它与鼠鱼(全头亚纲)的关系更密切,”塔帕尼拉说。“它与鲨鱼的主要共同点是牙齿的结构,其他一切都是全头亚纲的。”
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