《電子生命eLife》：揭秘最早角龍的換牙方式
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（神秘的電生的換地球uux.cn報道）據地大新聞網（通訊員 柯宇錚）：近日，中國地質大學（武漢）地球科學學院韓鳳祿副教授研究團隊聯合美國喬治華盛頓大學、揭秘角龍中科院古脊椎動物與古人類所、最早云南大學以及南京古生物博物館的牙方研究人員，深入對比研究了早期角龍類的電生的換牙齒形態和替換特征，揭秘了最早角龍的揭秘角龍換牙方式，為研究其進食策略提供了新的最早視角。相關文章已于4月21日在國際生物學期刊《電子生命》（eLife）上在線發表。牙方
哺乳動物（包括人類）一生只能換一次牙齒，電生的換乳牙脫落后，揭秘角龍恒牙將陪伴我們的最早一生。而在爬行動物中，牙方牙齒則會以一定的電生的換模式不停的進行替換，其一生中會進行很多次換牙。揭秘角龍那么，最早在億萬年前，恐龍是如何換牙的呢？
生活在北美洲的三角龍，因造型奇特而聞名，例如頭上長角，有著向后延伸的頸盾。它們的口中，牙齒數量最多可達800多顆，單個牙槽中可達五顆牙齒（圖1）。這些牙齒終生都在替換，并且有著很快的替換速率，它們換一次牙僅需三個月左右。此外，三角龍還演化出了類似于哺乳動物的復雜牙齒組織，這些特征能幫助它們更有效率的咀嚼進食。然而三角龍的祖先類群還沒有這種復雜的牙齒系統。早期角龍的牙齒研究，對于了解角龍類演化過程中這種復雜齒系的起源，具有重要的意義。
圖1. 早期角龍（左圖）和三角龍（右圖）復原圖（Nobu Tamura繪）及下頜牙齒形態對比；左下為花臉角龍下頜牙齒；右下據 Hatcher (1907)。
對于恐龍的牙齒，只能看到齒冠，齒根和替換齒一般都隱藏在頜骨內部。為了研究早期角龍類的牙齒替換，研究人員對三種生活在侏羅紀最早的角龍類，包括當氏隱龍、五彩灣花臉角龍以及楊氏朝陽龍的頭骨及牙齒進行了顯微CT掃描，這樣就可以透過上、下頜觀察到這些角龍類牙槽內牙齒的整體情況（圖2）。通過重建這些牙齒的3D模型，可以觀察到功能齒（行使功能的牙齒）和替換齒（新長出但還未行使咀嚼功能的牙齒）的發育情況（圖2，3）。
圖2. 最早角龍類當氏隱龍頭骨照片（上）、牙齒透視圖（中）和上頜齒重建圖（下）。 黃色為上頜齒、綠色為前頜齒、紫色為下頜齒、藍色為替換齒。
研究人員對當氏隱龍4個個體的頭骨進行了研究（圖2），發現它們具有和三角龍截然不同的牙齒特征，頜部存在約62顆功能齒和5顆替換齒（包括上下頜），牙齒替換速率很慢。在生長過程中，當氏隱龍的牙齒數量會增多，而替換齒數在最大個體中則有一定的減少，這說明當氏隱龍在成年時期換牙頻率會變慢。
為了驗證早期角龍類的這種牙齒替換方式，研究人員對另外兩種早期角龍類牙齒替換方式進行了研究。發現早期角龍類朝陽龍頜部僅保存了42顆功能齒，但是有著更多的替換齒約14顆，它換牙頻率比當氏隱龍更高一些（圖3）。與當氏隱龍生活在同一地區的花臉角龍的一件不完整的下頜中保存了10顆功能齒和5顆替換齒（圖1左下）。可能是牙齒替換速率最快的早期角龍類，但是換牙的頻率仍遠小于三角龍。
圖3. 早期角龍類朝陽龍頭骨照片（左上）牙齒透視圖（右上）及牙齒重建形態（下圖）。 顏色同圖2。
這一系列的研究，最終揭示了最古老角龍類換牙的秘密：早期角龍類有著極少的替換齒數量，說明早期角龍不同于晚期出現的三角龍，換牙頻率較慢，并且早期角龍類新牙生長的位置也不同于三角龍，三角龍中新牙從舊牙的底部長出，而早期角龍類中新牙從舊牙的內部長出（圖1-3）。
為什么早期角龍類和三角龍的牙齒系統差異這么大呢？首先，早期角龍類體型較小，如當氏隱龍體長僅1.2米左右，而三角龍體長能達到9米左右，體重約12噸，相當于兩個成年雄性大象，體型增大導致三角龍對食物的需求也會變大，從而對牙齒有著更高的要求，體型差異是牙齒系統差異的原因之一；其次，三角龍的牙齒形態復雜，使得它們能夠在口腔內就可以對食物進行充分的咀嚼，而早期角龍類的牙齒形態簡單，可能只有簡單的切割植物的功能，無法在口腔內對食物進行充分咀嚼，功能的差異同樣也導致了兩者牙齒系統的差異；并且在當氏隱龍和另一種早期角龍類鸚鵡嘴龍中都發現了胃石，這說明它們很可能像現代鳥類一樣吞咽小石子進入胃中，并通過這些小石子輔助消化，使得牙齒承擔的壓力更低一些，牙齒的磨損更慢一些，因此有著更加簡單的牙齒系統。
論文的第一作者為中國地質大學（武漢）研究生胡金鋒，通訊作者為中國科學院古脊椎動物與古人類研究所徐星研究員以及中國地質大學（武漢）韓鳳祿副教授。共同作者包括美國喬治華盛頓大學Catherine A. Forster教授、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所趙祺副研究員及南京古生物博物館賀一鳴博士。文章得到了國家自然科學基金以及中國科學院國際合作項目的支持。（編輯 程曉龍 審稿 陳華文）
文章鏈接：https://doi.org/10.7554/eLife.76676
相關報道：地大古生物學者揭秘——早期角龍如何換牙
（神秘的地球uux.cn報道）據湖北日報（記者張歆、通訊員 陳華文、程曉龍）：人的一生只換一次牙齒，乳牙脫落后，恒牙將陪伴我們的一生。在億萬年前，恐龍又是如何換牙的呢？
此前，科研人員研究生活在北美洲的三角龍時發現，它們的牙齒數量最多可達800顆，終生都在替換牙齒，換一次牙僅需三個月，但對它們的祖先類群——早期角龍類研究較少。
5月6日，記者從中國地質大學（武漢）獲悉，該校韓鳳祿研究團隊對三種生活早期角龍類，包括當氏隱龍、五彩灣花臉角龍以及楊氏朝陽龍的功能齒（正在使用的牙齒）和替換齒（新長出但還未行使咀嚼功能的牙齒）進行研究，發現它們的替換齒數量極少，如當氏隱龍頜部存在約62顆功能齒和5顆替換齒、朝陽龍頜部保存了42顆功能齒和14顆替換齒、花臉角龍的下頜中保存了10顆功能齒和5顆替換齒，這意味著早期角龍的換牙頻率遠小于三角龍。
“一般來說，替換齒數量增多，是因為恐龍需要更快的牙齒生長速率，那么替換齒少的類群牙齒生長速率一般也較慢，換牙頻率就更慢。”韓鳳祿解釋說，此外，早期角龍類的新牙從舊牙的內部長出，而三角龍中新牙從舊牙的底部長出，和早期角龍相比，三角龍還演化出了復雜牙齒組織，能幫助它們更有效率地咀嚼進食。
為什么早期角龍類和晚期出現的三角龍的牙齒系統差異這么大呢？原因有二：一是三角龍體型遠大于早期角龍類，體型增大導致食物需求增大，復雜的牙齒形態可以幫助三角龍充分咀嚼食物；二是部分早期角龍類通過胃石輔助消化，類似吞咽小石子之于現代鳥類進食的作用，使得牙齒承擔的壓力更低，磨損更慢，牙齒系統也更簡單。
韓鳳祿表示，角龍類齒系演化一直是古生物學研究中的重要課題，換牙方式的研究能夠為角龍類動物的進食策略研究提供新視角，出于研究需要，研究人員后續可能會對化石進行破壞性取樣，明確早期角龍類的換牙周期。
研究者中，還有來自美國喬治華盛頓大學、中科院古脊椎動物與古人類所、云南大學以及南京古生物博物館的科研人員，相關成果發表在國際生物學期刊《電子生命》上。
哺乳動物（包括人類）一生只能換一次牙齒，電生的換乳牙脫落后，揭秘角龍恒牙將陪伴我們的最早一生。而在爬行動物中，牙方牙齒則會以一定的電生的換模式不停的進行替換，其一生中會進行很多次換牙。揭秘角龍那么，最早在億萬年前，恐龍是如何換牙的呢？
生活在北美洲的三角龍，因造型奇特而聞名，例如頭上長角，有著向后延伸的頸盾。它們的口中，牙齒數量最多可達800多顆，單個牙槽中可達五顆牙齒（圖1）。這些牙齒終生都在替換，并且有著很快的替換速率，它們換一次牙僅需三個月左右。此外，三角龍還演化出了類似于哺乳動物的復雜牙齒組織，這些特征能幫助它們更有效率的咀嚼進食。然而三角龍的祖先類群還沒有這種復雜的牙齒系統。早期角龍的牙齒研究，對于了解角龍類演化過程中這種復雜齒系的起源，具有重要的意義。
圖1. 早期角龍（左圖）和三角龍（右圖）復原圖（Nobu Tamura繪）及下頜牙齒形態對比；左下為花臉角龍下頜牙齒；右下據 Hatcher (1907)。
對于恐龍的牙齒，只能看到齒冠，齒根和替換齒一般都隱藏在頜骨內部。為了研究早期角龍類的牙齒替換，研究人員對三種生活在侏羅紀最早的角龍類，包括當氏隱龍、五彩灣花臉角龍以及楊氏朝陽龍的頭骨及牙齒進行了顯微CT掃描，這樣就可以透過上、下頜觀察到這些角龍類牙槽內牙齒的整體情況（圖2）。通過重建這些牙齒的3D模型，可以觀察到功能齒（行使功能的牙齒）和替換齒（新長出但還未行使咀嚼功能的牙齒）的發育情況（圖2，3）。
圖2. 最早角龍類當氏隱龍頭骨照片（上）、牙齒透視圖（中）和上頜齒重建圖（下）。 黃色為上頜齒、綠色為前頜齒、紫色為下頜齒、藍色為替換齒。
研究人員對當氏隱龍4個個體的頭骨進行了研究（圖2），發現它們具有和三角龍截然不同的牙齒特征，頜部存在約62顆功能齒和5顆替換齒（包括上下頜），牙齒替換速率很慢。在生長過程中，當氏隱龍的牙齒數量會增多，而替換齒數在最大個體中則有一定的減少，這說明當氏隱龍在成年時期換牙頻率會變慢。
為了驗證早期角龍類的這種牙齒替換方式，研究人員對另外兩種早期角龍類牙齒替換方式進行了研究。發現早期角龍類朝陽龍頜部僅保存了42顆功能齒，但是有著更多的替換齒約14顆，它換牙頻率比當氏隱龍更高一些（圖3）。與當氏隱龍生活在同一地區的花臉角龍的一件不完整的下頜中保存了10顆功能齒和5顆替換齒（圖1左下）。可能是牙齒替換速率最快的早期角龍類，但是換牙的頻率仍遠小于三角龍。
圖3. 早期角龍類朝陽龍頭骨照片（左上）牙齒透視圖（右上）及牙齒重建形態（下圖）。 顏色同圖2。
這一系列的研究，最終揭示了最古老角龍類換牙的秘密：早期角龍類有著極少的替換齒數量，說明早期角龍不同于晚期出現的三角龍，換牙頻率較慢，并且早期角龍類新牙生長的位置也不同于三角龍，三角龍中新牙從舊牙的底部長出，而早期角龍類中新牙從舊牙的內部長出（圖1-3）。
為什么早期角龍類和三角龍的牙齒系統差異這么大呢？首先，早期角龍類體型較小，如當氏隱龍體長僅1.2米左右，而三角龍體長能達到9米左右，體重約12噸，相當于兩個成年雄性大象，體型增大導致三角龍對食物的需求也會變大，從而對牙齒有著更高的要求，體型差異是牙齒系統差異的原因之一；其次，三角龍的牙齒形態復雜，使得它們能夠在口腔內就可以對食物進行充分的咀嚼，而早期角龍類的牙齒形態簡單，可能只有簡單的切割植物的功能，無法在口腔內對食物進行充分咀嚼，功能的差異同樣也導致了兩者牙齒系統的差異；并且在當氏隱龍和另一種早期角龍類鸚鵡嘴龍中都發現了胃石，這說明它們很可能像現代鳥類一樣吞咽小石子進入胃中，并通過這些小石子輔助消化，使得牙齒承擔的壓力更低一些，牙齒的磨損更慢一些，因此有著更加簡單的牙齒系統。
論文的第一作者為中國地質大學（武漢）研究生胡金鋒，通訊作者為中國科學院古脊椎動物與古人類研究所徐星研究員以及中國地質大學（武漢）韓鳳祿副教授。共同作者包括美國喬治華盛頓大學Catherine A. Forster教授、中國科學院古脊椎動物與古人類研究所趙祺副研究員及南京古生物博物館賀一鳴博士。文章得到了國家自然科學基金以及中國科學院國際合作項目的支持。（編輯 程曉龍 審稿 陳華文）
文章鏈接：https://doi.org/10.7554/eLife.76676
相關報道：地大古生物學者揭秘——早期角龍如何換牙
（神秘的地球uux.cn報道）據湖北日報（記者張歆、通訊員 陳華文、程曉龍）：人的一生只換一次牙齒，乳牙脫落后，恒牙將陪伴我們的一生。在億萬年前，恐龍又是如何換牙的呢？
此前，科研人員研究生活在北美洲的三角龍時發現，它們的牙齒數量最多可達800顆，終生都在替換牙齒，換一次牙僅需三個月，但對它們的祖先類群——早期角龍類研究較少。
5月6日，記者從中國地質大學（武漢）獲悉，該校韓鳳祿研究團隊對三種生活早期角龍類，包括當氏隱龍、五彩灣花臉角龍以及楊氏朝陽龍的功能齒（正在使用的牙齒）和替換齒（新長出但還未行使咀嚼功能的牙齒）進行研究，發現它們的替換齒數量極少，如當氏隱龍頜部存在約62顆功能齒和5顆替換齒、朝陽龍頜部保存了42顆功能齒和14顆替換齒、花臉角龍的下頜中保存了10顆功能齒和5顆替換齒，這意味著早期角龍的換牙頻率遠小于三角龍。
“一般來說，替換齒數量增多，是因為恐龍需要更快的牙齒生長速率，那么替換齒少的類群牙齒生長速率一般也較慢，換牙頻率就更慢。”韓鳳祿解釋說，此外，早期角龍類的新牙從舊牙的內部長出，而三角龍中新牙從舊牙的底部長出，和早期角龍相比，三角龍還演化出了復雜牙齒組織，能幫助它們更有效率地咀嚼進食。
為什么早期角龍類和晚期出現的三角龍的牙齒系統差異這么大呢？原因有二：一是三角龍體型遠大于早期角龍類，體型增大導致食物需求增大，復雜的牙齒形態可以幫助三角龍充分咀嚼食物；二是部分早期角龍類通過胃石輔助消化，類似吞咽小石子之于現代鳥類進食的作用，使得牙齒承擔的壓力更低，磨損更慢，牙齒系統也更簡單。
韓鳳祿表示，角龍類齒系演化一直是古生物學研究中的重要課題，換牙方式的研究能夠為角龍類動物的進食策略研究提供新視角，出于研究需要，研究人員后續可能會對化石進行破壞性取樣，明確早期角龍類的換牙周期。
研究者中，還有來自美國喬治華盛頓大學、中科院古脊椎動物與古人類所、云南大學以及南京古生物博物館的科研人員，相關成果發表在國際生物學期刊《電子生命》上。