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恐龙牙齿有「避震器」,惊人发现登上期刊

2020-07-09 来源: 529 Q生活报
恐龙牙齿有「避震器」,惊人发现登上期刊

国家同步辐射研中心的王俊杰博士、宋艳芳博士、江正诚先生,以及台湾大学宋圣荣教授、中国地质科学院地质科学研究所季强教授、加拿大多伦多大学 Robert Reisz 教授、中兴大学黄大一教授等人,利用「同步辐射穿透式 X 光显微术」,首度发现肉食性恐龙牙齿的珐瑯质与象牙质中间,存在一层相对柔软且布满微细孔洞的「冠牙本质层」,相当于避震器可以保护牙齿,避免撕裂骨肉时造成牙齿的瞬间断裂。研究结果修正了过去对于原始爬虫类牙齿结构的认知,登上国际知名期刊《科学报导》(Scientific Reports)。

国际知名博物馆投入研究

国家同步辐射研究中心与知名的国立台湾博物馆、台湾石尚博物馆、中国北京自然博物馆、加拿大翁大略皇家博物馆、以及中国地质科学院地质研究所合作,总共收集了 15 种牙齿,包含暴龙、特暴龙、鲨齿龙、棘龙、双脊龙等肉食性恐龙,以及三角龙与鸭嘴龙等植食性恐龙牙齿。此外,还採样了鳄鱼祖先的近亲—植龙,与现生的眼镜凯门鳄牙齿来进行研究比对。

恐龙牙齿有「避震器」,惊人发现登上期刊 各类恐龙与鳄鱼牙齿化石切片。

有趣的是,眼镜凯门鳄的牙齿是由台湾夜市摊贩热情提供。王俊杰表示,当初听说桃园兴仁花园夜市有鳄鱼时,便兴沖沖的驱车前往。不料,在使用斜口钳準备帮鳄鱼拔牙时,斜口钳当场应声断裂,证明了鳄鱼的牙齿异常坚韧,只好再去买一把硬度更高的老虎钳,最后费了好大一番功夫才顺利拔下。

暴龙 PK 鳄鱼,谁会赢?

研究发现肉食性恐龙牙齿珐瑯质与象牙质中间,存在一层相对柔软且布满微细孔洞结构的「冠牙本质层」。此结构相当于避震器可以保护牙齿避免在撕裂食物时造成断裂,倚仗如此坚韧的攻击武器,使得肉食恐龙能够成为顶尖的猎食者并称霸了 1 亿 6,500 万年。研究也发现,植食性恐龙牙齿的避震保护层已退化消失,而恐龙的近亲—鳄鱼,则仍保有这种特殊构造。

恐龙牙齿有「避震器」,惊人发现登上期刊

肉食性恐龙牙齿结构示意图。恐龙牙齿有「避震器」,惊人发现登上期刊

肉食性恐龙牙齿所受各种型态应力研究分析模拟结果。

王俊杰指出,暴龙的咬合力约 6,000 公斤重,相当于陆上最大型的哺乳类动物──非洲象的体重。然而这幺微小的避震结构设计,却足以帮助暴龙的牙齿承受如此千斤重担而不断裂,实在令人惊讶。相较之下,目前世上咬合力最大的动物──湾鳄可达 2,000 公斤重,而研究所使用之眼镜凯门鳄的咬合力则达 1,000 公斤重。反观人类的咬合力约仅有 40 公斤重。

同步辐射穿透式 X 光显微术,洞悉 6,500 万年前的世界

继上次「同步辐射红外光谱显微术」证实了肉食性恐龙牙齿天生为锯齿状牛排刀的结构,而并非蛀牙或后天撕裂猎物时造成的裂痕。现在,「同步辐射穿透式 X 光显微术」更发现了肉食性恐龙牙齿的「冠牙本质层」。

宋豔芳表示,「同步辐射穿透式 X 光显微术」是以具高穿透性的硬 X 光来检测样品内部结构,并可建立三维(3D)的立体影像。功能如同医疗用的 X 光断层扫描,但「同步辐射穿透式 X 光显微术」的影像解析度更优于 2,000 倍以上。

宋圣荣指出,透过同步辐射高解析度检测技术,可以帮助我们了解古生物化石组织结构的细微差异,并提供了一种崭新的古生物分类与古生态的研究检测方法。

除了检测古生物外,「同步辐射穿透式 X 光显微术」也可以用来研究绿能电池等奈米材料结构特性,并用来发展高效能锂离子电池。

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