牙齒演化揭示鳥類與恐龍之間的食性差異可能是其躲過大滅絕的關(guān)鍵

恐龍的后代——鳥類，是如何躲過六千六百萬年前的大滅絕事件的，一直是科學(xué)家亟欲待答的問題。隕石撞擊地球以及火山頻繁活動導(dǎo)致的大量火山灰在大氣中布滿，導(dǎo)致地球終年不見天日，依賴光合作用的植物大量死亡，進(jìn)一步造成植食性恐龍失去了主要的食物來源，最終導(dǎo)致食物鏈最頂端的肉食性恐龍，如暴龍等相繼滅絕。在這一食物鏈崩潰引發(fā)的滅絕事件中，為何鳥類得以幸存?

2020年4月21日，學(xué)術(shù)期刊BMC Evolutionary Biology在線發(fā)表了中科院古脊椎所李志恒團(tuán)隊(duì)與同步輻射研究中心等多家合作單位共同完成的研究成果，對與鳥類親緣關(guān)系最接近的非鳥類恐龍至古鳥類的牙齒演化特征進(jìn)行了探討，揭示鳥類與恐龍之間食性的差異很可能是其能夠躲過災(zāi)變，幸存至今的關(guān)鍵。

白堊紀(jì)古鳥類與小型非鳥獸腳類恐龍的牙齒內(nèi)部微結(jié)構(gòu)演化（a-傷齒龍，b-近鳥龍,c，d-小盜龍，e-反鳥未定種，f-今鳥類，g-長翼鳥，h-會鳥）。高解析同步輻射顯微影像顯示出牙齒中多孔罩牙本質(zhì)（IGS）在古鳥類和一小盜龍中已消失，提供了食性轉(zhuǎn)化的演化證據(jù)（李志恒供圖）

研究團(tuán)隊(duì)通過同步輻射的高解析穿透式X-光顯微鏡，對小型非鳥類恐龍——包含傷齒龍、近鳥龍、小盜龍，以及古鳥類——包含今鳥類、反鳥類、會鳥、熱河鳥等牙齒的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比觀察和研究，發(fā)現(xiàn)盡管簡單的釉質(zhì)層在早期古鳥類中都有保留，但牙釉質(zhì)與牙本質(zhì)之間的多孔罩牙本質(zhì)層（上圖中IGS所示）皆已消失，而多孔罩牙本質(zhì)(porous mantle dentin)層被認(rèn)為是肉食性恐龍牙齒中發(fā)育的、避免其在掠食過程中牙齒斷裂的特殊避震保護(hù)結(jié)構(gòu)。不僅在古鳥類中，本次研究的一種小盜龍標(biāo)本的罩牙本質(zhì)層也已經(jīng)消失。這意味著鳥類與部分親緣關(guān)系相近的恐龍，其牙齒不再需要特殊的力學(xué)保護(hù)結(jié)構(gòu)；間接證實(shí)了其在飲食習(xí)慣，如咬合力與掠食性方面，與肉食性恐龍產(chǎn)生了極大差異，通過食性轉(zhuǎn)換避開了與肉食性恐龍對食物生態(tài)位的競爭（如封三上圖所繪），適應(yīng)能力極大提高，渡過最艱難的時(shí)刻。相較于古鳥類的普遍性植食或雜食化的演進(jìn)趨勢，雖然非鳥類恐龍的少數(shù)類群，如小盜龍，也發(fā)生了趨同演化，但仍難以避免滅絕的危機(jī)。