牙齿演化或助鸟类躲过大灭绝

最近，BMC进化生物学公布了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所*恒团队和山东天宇自然博物馆的最新成果，指出与恐龙的饮食差异可能是鸟类免于灭绝的关键。

这一成就的贡献在于对鸟类牙齿及其相关的非鸟类恐龙的微观结构进行了仔细的比较分析，并讨论了鸟类牙齿的微观结构在进化过程中的变化及其与饮食和功能适应性特征的关系。

“这是该小组用3年时间完成的一项研究，使用了扫描电子显微镜、高精度CT、同步辐射X射线透射显微成像和其他技术手段。科学研究过程中的主要困难是，由于牙齿样本较小(鸟的牙齿只有几毫米甚至更小)，在样本制备和高精度成像方面存在许多挑战。”*恒告诉《中国科学》。

在6500万年前的大规模灭绝事件中，植食性恐龙和食肉恐龙相继灭绝。恐龙的后代，鸟类，为什么存活下来？这引起了科学家的注意。

该小组解决的第一个问题是，首先，从结构上确定鸟类化石中牙釉质层的广泛存在。

许多人可能不明白，虽然所有现代鸟类都没有牙齿，但许多鸟类在早白垩世就有齿列，但牙齿的数量和形态分化远不如恐龙祖先。

通过扫描电子显微镜成像，研究人员发现大多数鸟类化石的珐琅质层趋于变薄，晶格排列被简化。此外，同步辐射X射线具有高亮度、高穿透性和高分辨率，适用于牙齿微结构的二维和三维扫描成像研究。

“在实验中，我们发现通常存在于兽脚亚目恐龙牙齿珐琅质层下的多孔牙套(IGS)已经在所有鸟类的牙齿中消失了，”*恒说。而之前的研究认为，多孔牙套作为一种特殊的阻尼层，在食肉恐龙咬食猎物的过程中发挥了关键作用，并防止了牙齿在咬食过程中开裂。

因此，鸟牙齿中多孔覆盖层的消失证明它不同于食肉或食肉恐龙的捕食生态学。在很大程度上，它采取了以植物种子、果实和小昆虫为主的饲养策略，从而避免了食肉恐龙的直接竞争。在这项研究中，进一步发现一种小盗龙的牙齿也具有多孔覆盖齿层消失的特征，证明一些小型兽脚类恐龙和早期鸟类在食性上有相似的趋同进化。

“在后期，研究小组的成员仍将重点研究早期鸟类牙齿的形态和功能，以及牙齿形态和进食习惯之间的关系。”*恒说。对多种早期鸟类的牙齿进行了微区取样分析，特别是对其釉质层的矿物晶格结构和力学性质进行了分析。尽管早期鸟类有牙齿退化的趋势，但白垩纪的鸟类主要是有牙齿的鸟类(例如，在这项研究中，反鸟类显示出较厚的釉质层)；该小组还将对牙齿沉积生长线等微观结构特征进行定量分析，如鸟类牙齿沉积生长线与替换率之间的关系。

相关论文信息:https://doi.org/10.1186/s12862-020-01611-w