大多数小学生都知道可以通过数年轮来了解树木的寿命。生物学家和法医科学家通过数牙齿中的牙骨质年轮(这些微观结构环绕着牙根,其颜色和厚度因季节而异)来达到相同的目的。
现在,科学家们已经采用这项技术——但使用的是高功率 X 射线成像技术——并将其应用于数亿年前的化石。根据《*Science Advances*》上的一篇报道,这种方法不仅可以确定化石生物的寿命,还能揭示它们是如何生长和发育的。
X 射线成像革新了化石分析
这个想法几乎是偶然产生的,当时 Ian Corfe 在法国的欧洲同步辐射装置(同步辐射器是使用 X 射线束的高功率仪器)上探测鼩鼱的牙齿。
他以前的导师 Pam Gill 研究哺乳形动物(代表哺乳动物及其早期祖先之间的进化联系的微小生物)已有几十年了。Gill 想知道同步辐射器是否能看到古代化石牙齿中的年轮。于是 Corfe 将一小部分样本带到同步辐射器,并在凌晨 4 点(同步辐射器时间需求量很大,必须提前数月或更长时间预订)挤时间扫描了来自早侏罗世哺乳形动物*摩根齿兽*的样本。
“令他惊讶的是,这些增量似乎在近 2 亿年后仍然得以保存!”Elis Newham 说,他是该论文的共同第一作者,与 Pam Gill 一起,现任伦敦玛丽女王大学和德国波恩大学的研究员。
化石牙齿的发育模式
Corfe 将数据报告给了 Gill,当时 Gill 也在指导 Newham 的研究生工作。然后,他们研究了将这项技术应用于其他化石的潜力。他们特别感兴趣的不仅是确定牙骨质年轮的数量对生物寿命的意义,还想了解牙齿能讲述哪些关于发育模式和生命史的故事。
Gill 为 Newham 预订了一些同步辐射器时间,并继续了 Corfe 早期工作所开创的研究。
“这项实验的激动人心的结果为我开始我的博士项目奠定了基础,从那时起我们就一直在进行扫描!”Newham 说。
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哺乳动物牙齿的进化见解
随后进行的扫描揭示了关于早期哺乳动物的一些有趣信息。他们的主要发现表明,根据牙骨质年轮的大小和间隙,早期哺乳动物的寿命相对较长。
最早的“真正”哺乳动物(非哺乳形动物)与现代哺乳动物一样,幼年时期生长相对较快,但在青春期速度放缓。然而,这个减速期发生在比今天体型相似(想想鼩鼱到老鼠大小)的哺乳动物更晚的生命阶段。由于这个时期与许多现存哺乳动物性成熟的生命阶段相对应,这一发现表明最早的哺乳动物也比体型较小的现存哺乳动物需要更长的时间才能性成熟。
“这挑战了过去关于早期哺乳动物生命史的假设,”Newham 说。“由于它们已经发展出一些我们与现存哺乳动物相关的特征(单次换牙、毛皮、哺乳动物的中耳),人们曾认为早期哺乳动物也会像现存的小型哺乳动物一样生活。我们已经证明事实并非如此。”
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《*Science Advances*》。侏罗纪哺乳动物辐射期间哺乳动物生长模式的起源。














