恐龍牙齒有「避震器」,驚人發現登上期刊

作者 | 發布日期 2015 年 11 月 05 日 13:00 | 分類 市場動態 , 生物科技 , 科技趣聞 follow us in feedly
新聞稿

國家同步輻射研中心的王俊杰博士、宋艷芳博士、江正誠先生,以及台灣大學宋聖榮教授、中國地質科學院地質科學研究所季強教授、加拿大多倫多大學 Robert Reisz 教授、中興大學黃大一教授等人,利用「同步輻射穿透式 X 光顯微術」,首度發現肉食性恐龍牙齒的琺瑯質與象牙質中間,存在一層相對柔軟且布滿微細孔洞的「冠牙本質層」,相當於避震器可以保護牙齒,避免撕裂骨肉時造成牙齒的瞬間斷裂。研究結果修正了過去對於原始爬蟲類牙齒結構的認知,登上國際知名期刊《科學報導》(Scientific Reports)。



國際知名博物館投入研究

國家同步輻射研究中心與知名的國立台灣博物館、台灣石尚博物館、中國北京自然博物館、加拿大翁大略皇家博物館、以及中國地質科學院地質研究所合作,總共收集了 15 種牙齒,包含暴龍、特暴龍、鯊齒龍、棘龍、雙脊龍等肉食性恐龍,以及三角龍與鴨嘴龍等植食性恐龍牙齒。此外,還採樣了鱷魚祖先的近親—植龍,與現生的眼鏡凱門鱷牙齒來進行研究比對。

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▲ 各類恐龍與鱷魚牙齒化石切片。

有趣的是,眼鏡凱門鱷的牙齒是由台灣夜市攤販熱情提供。王俊杰表示,當初聽說桃園興仁花園夜市有鱷魚時,便興沖沖的驅車前往。不料,在使用斜口鉗準備幫鱷魚拔牙時,斜口鉗當場應聲斷裂,證明了鱷魚的牙齒異常堅韌,只好再去買一把硬度更高的老虎鉗,最後費了好大一番功夫才順利拔下。

 

暴龍 PK 鱷魚,誰會贏?

研究發現肉食性恐龍牙齒琺瑯質與象牙質中間,存在一層相對柔軟且布滿微細孔洞結構的「冠牙本質層」。此結構相當於避震器可以保護牙齒避免在撕裂食物時造成斷裂,倚仗如此堅韌的攻擊武器,使得肉食恐龍能夠成為頂尖的獵食者並稱霸了 1 億 6,500 萬年。研究也發現,植食性恐龍牙齒的避震保護層已退化消失,而恐龍的近親—鱷魚,則仍保有這種特殊構造。

Carnivorous dinosaur tooth structure

▲ 肉食性恐龍牙齒結構示意圖。

Dinosaur teeth bite force

▲ 肉食性恐龍牙齒所受各種型態應力研究分析模擬結果。

王俊杰指出,暴龍的咬合力約 6,000 公斤重,相當於陸上最大型的哺乳類動物──非洲象的體重。然而這麼微小的避震結構設計,卻足以幫助暴龍的牙齒承受如此千斤重擔而不斷裂,實在令人驚訝。相較之下,目前世上咬合力最大的動物──灣鱷可達 2,000 公斤重,而研究所使用之眼鏡凱門鱷的咬合力則達 1,000 公斤重。反觀人類的咬合力約僅有 40 公斤重。

 

同步輻射穿透式 X 光顯微術,洞悉 6,500 萬年前的世界

繼上次「同步輻射紅外光譜顯微術」證實了肉食性恐龍牙齒天生為鋸齒狀牛排刀的結構,而並非蛀牙或後天撕裂獵物時造成的裂痕。現在,「同步輻射穿透式 X 光顯微術」更發現了肉食性恐龍牙齒的「冠牙本質層」。

宋豔芳表示,「同步輻射穿透式 X 光顯微術」是以具高穿透性的硬 X 光來檢測樣品內部結構,並可建立三維(3D)的立體影像。功能如同醫療用的 X 光斷層掃描,但「同步輻射穿透式 X 光顯微術」的影像解析度更優於 2,000 倍以上。

宋聖榮指出,透過同步輻射高解析度檢測技術,可以幫助我們了解古生物化石組織結構的細微差異,並提供了一種嶄新的古生物分類與古生態的研究檢測方法。

除了檢測古生物外,「同步輻射穿透式 X 光顯微術」也可以用來研究綠能電池等奈米材料結構特性,並用來發展高效能鋰離子電池。 

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