亚洲二区三区在线,久久久久高清毛片一级,亚洲综合一区二区三区不卡,中文不卡av

歡迎訪問科技網(wǎng)!

您當(dāng)前的位置: 首頁 > 科技新聞

科學(xué)家發(fā)現(xiàn),科莫多龍的牙齒自帶鐵質(zhì)盔甲,硬度驚人!

發(fā)布時(shí)間:2024-08-19 08:05:09 來源:中國科普博覽 字號(hào): [ 大 ] [ 中 ] [ 小 ]

出品:科普中國

作者:蘇澄宇(科普創(chuàng)作者)

監(jiān)制:中國科普博覽

編者按:為解碼生命科學(xué)最新奧秘,科普中國前沿科技項(xiàng)目推出“生命新知”系列文章,從獨(dú)特的視角,解讀生命現(xiàn)象,揭示生物奧秘。讓我們深入生命世界,探索無限可能。

龍牙,象征著力量、保護(hù)、堅(jiān)韌和神秘。在希臘神話里,伊阿宋將龍牙播種在地里,這些龍牙變成了武裝戰(zhàn)士;在奇幻小說中,龍牙被用來制作強(qiáng)大的魔法武器;在游戲里,龍牙被用作制作強(qiáng)大藥水和魔法物品的材料……

它不僅存在于幻想的世界里,也“存在”于真實(shí)的世界。有一種反坦克障礙物被稱為龍牙,是一種堅(jiān)固的混凝土結(jié)構(gòu),用于阻擋敵方坦克和裝甲車輛的進(jìn)攻。

龍牙,一種反坦克障礙

(圖片來源:Wikipedia)

其他龍的牙硬不硬不好說,畢竟不管是東方龍(loong),還是西方龍(恐龍另外再說)現(xiàn)實(shí)世界里找不到。但有一種叫科莫多龍的“龍”,經(jīng)過科學(xué)證實(shí),它的牙是真的硬,因?yàn)檠览锩嬗幸恍安煌瑢こ!钡臇|西。

科莫多巨蜥

(圖片來源:britannica)

巨型蜥蜴科莫多龍生活在印度尼西亞的科莫多島,專業(yè)稱之為科莫多巨蜥(Varanus komodoensis),它是現(xiàn)存地球上最大的蜥蜴(雄性科莫多巨蜥最長可達(dá)3米),以其巨大的體型和致命的捕獵技巧而著稱。它的命名由來已久,1912年,第一支荷蘭探險(xiǎn)隊(duì)登陸印尼的這座小島,帶回幾只被射殺的“怪獸”,將把它們命名為科莫多龍(Komodo Dragon)。

科莫多巨蜥的頭骨

(圖片來源:Wikipedia)

之前有研究證明科莫多巨蜥有毒,它顱骨的MRI掃描顯示下顎中存在兩個(gè)毒腺。然而,很少人了解它的尖牙。亞倫·勒布朗(Aaron LeBlanc)和他的研究團(tuán)隊(duì)從各大自然歷史博物館和動(dòng)物園收集了科莫多巨蜥的牙齒樣本。這些樣本包括骨骼標(biāo)本和保存于液體中的牙齒。科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),這些牙齒不僅具有鋸齒狀邊緣,還覆蓋著一層獨(dú)特的橙色涂層。

科莫多龍的牙齒,可以看到邊緣的鋸齒

(圖片來源:參考文獻(xiàn)1)

這種橙色不僅在功能牙齒上明顯存在,在替換牙齒上也同樣明顯,這表明橙色并非進(jìn)食而染色的結(jié)果。

橙色涂層

(圖片來源:參考文獻(xiàn)1)

功能牙齒指的是當(dāng)前正在使用的、發(fā)揮實(shí)際功能的牙齒。替換牙齒指的是尚未替代功能牙齒的備用牙齒。對(duì)于科莫多巨蜥來說,它的新牙齒通常在舊牙齒的根部或側(cè)面開始發(fā)育。新牙齒逐漸成熟時(shí)會(huì)推動(dòng)舊牙齒脫落,最終取而代之。這一過程確保了科莫多巨蜥始終有一套功能齊全的牙齒。

即使是萌牙上也有橙色涂層

(圖片來源:參考文獻(xiàn)1)

接下來,團(tuán)隊(duì)使用掃描電子顯微鏡(SEM)和能量色散光譜(EDS)對(duì)牙齒樣本進(jìn)行了詳細(xì)的分析。他們用樹脂將樣本固定,并在真空環(huán)境下進(jìn)行處理。樣本被切割成薄片便于顯微鏡觀察。在SEM圖像中,他們清晰地看到了牙齒表面一層明亮的涂層,這正是富含鐵質(zhì)的涂層,厚度約為1-2微米。

電鏡下,牙冠頂層的橙色涂層厚度

(圖片來源:參考文獻(xiàn)1)

為了更精確地測(cè)定牙齒涂層的成分,研究團(tuán)隊(duì)使用了同步輻射X射線顯微熒光光譜(S-μXRF)和顯微衍射(S-μXRD)技術(shù)。這些技術(shù)幫助他們確認(rèn)了牙齒涂層中的鐵質(zhì)主要以六水合氧化鐵形式存在。這種成分在一些嚙齒類動(dòng)物的牙齒涂層中也曾被發(fā)現(xiàn),比如啃樹海貍的橙色大門牙。

海貍的橙色大門牙

(圖片來源:mcgill)

最后,為了測(cè)量這些鐵質(zhì)涂層的硬度,科學(xué)家們進(jìn)行了納米壓痕測(cè)試,測(cè)量牙齒不同部分的硬度和彈性模量。

在納米壓痕測(cè)試中,橙色涂層區(qū)域的平均硬度測(cè)量值為6.8±0.3GPa(吉帕斯卡爾),彈性模量測(cè)量值為110±5GPa。而不含涂層的牙釉質(zhì)區(qū)域的平均硬度測(cè)量值為6.0±0.2GPa,彈性模量測(cè)量值為100±4GPa。結(jié)果表明,橙色金屬涂層的存在確實(shí)增強(qiáng)了牙齒的硬度和剛性,使科莫多龍?jiān)诓妒澈退毫勋C物時(shí)更具優(yōu)勢(shì)。

拿人類來做對(duì)比,根據(jù)之前的研究,人類牙釉質(zhì)的硬度平均值為4.5±0.5GPa,彈性模量平均值為100±10GPa。可見,有了金屬涂層,確實(shí)加強(qiáng)了很多,起碼在硬度方面很明顯。

為什么氫氧化鐵涂層可以增強(qiáng)牙齒硬度呢?

根據(jù)前面SEM和EDS分析顯示,涂層中的鐵氫氧化物分布均勻,并且與牙釉質(zhì)緊密結(jié)合。這說明在牙齒表面沉積鐵氫氧化物時(shí),這些顆粒與牙釉質(zhì)之間形成了牢固的界面結(jié)合。這種界面結(jié)合通過化學(xué)鍵和物理嵌合增強(qiáng)了涂層與牙齒基質(zhì)的附著力,從而提高了整體的機(jī)械強(qiáng)度。

其他蜥蜴牙齒上是不是也有橙色的鐵質(zhì)涂層呢?

科學(xué)家調(diào)查了巨蜥屬(Varanus)和蜥蜴屬(Heloderma)的一些物種它們的牙齒,包括已經(jīng)滅絕的遠(yuǎn)古巨蜥。下圖是一個(gè)系統(tǒng)發(fā)育樹,展示了不同巨蜥物種之間的進(jìn)化關(guān)系,并配有每種巨蜥和蜥蜴的牙齒照片。紅色分支表示具有明顯且持續(xù)存在的牙齒邊緣色素的物種;黑色分支表示沒有明顯色素的物種;藍(lán)色分支表示牙齒偶爾或不一致地出現(xiàn)色素的物種;橙色分支表示由于化石化作用,色素水平未知的物種。

(圖片來源:參考文獻(xiàn)1)

由此可見,蜥蜴和蜥蜴之間牙齒差別還是蠻大的,不過普遍都有鋸齒結(jié)構(gòu)。

那同是大型爬行動(dòng)物的鱷魚呢?亞倫·勒布在做實(shí)驗(yàn)之前就想到了這點(diǎn),亞倫從動(dòng)物園弄來了不同的幾只鱷魚脫落牙齒,又從加拿大阿爾伯塔省恐龍省立公園(Dinosaur Provincial Park)弄來了晚白堊紀(jì)時(shí)期的鱷魚化石牙齒。

對(duì)鱷魚的牙齒分析

(圖片來源:參考文獻(xiàn)1)

鱷魚牙齒的結(jié)果和科莫多龍的不完全一樣。一樣的點(diǎn)在于,鱷魚牙齒樣本也顯示出富含鐵的特征。不一樣的點(diǎn)在于,這種涂層在牙齒表面分布不均勻,而且涂層厚度不如科莫多巨蜥。通過進(jìn)一步的LA-ICP-MS分析,發(fā)現(xiàn)鱷魚牙齒的牙本質(zhì)中鐵和鈣的濃度增加,但在外部牙釉質(zhì)中未觀察到顯著的鐵濃度增加。

而在化石鱷魚牙齒樣本中(上圖的q、r),牙本質(zhì)內(nèi)的鈣和鐵信號(hào)明顯增強(qiáng),但在牙釉質(zhì)中未見顯著鐵涂層,這可能是由于化石化過程掩蓋了這些特征,不太好說。總的來說,雖說它們都是大型爬行動(dòng)物,而且都是狠家伙,但富鐵涂層在結(jié)構(gòu)和化學(xué)成分上的顯著差異。

那恐龍的呢?

沒想到吧,科學(xué)家還弄來了暴龍和馳龍的牙齒!對(duì)它們的牙齒的微觀結(jié)構(gòu)做了觀察,發(fā)現(xiàn)暴龍牙齒的鋸齒邊緣沒有顯著的鐵沉積,鐵主要集中在牙齒內(nèi)部的牙本質(zhì)區(qū)域,不過信號(hào)不怎么明顯。而且暴龍的琺瑯質(zhì)呈波浪狀,這種波狀琺瑯質(zhì)可能通過復(fù)雜的微裂紋路徑來阻止裂紋擴(kuò)展,從而增強(qiáng)牙齒的耐用性。

暴龍和馳龍的牙齒,可見明顯的鋸齒結(jié)構(gòu)

(圖片來源:參考文獻(xiàn)1)

不管在馳龍牙齒的鋸齒邊緣還是內(nèi)部,都沒有檢測(cè)到顯著的鐵信號(hào)。而且馳龍牙齒的琺瑯質(zhì)相對(duì)簡單,多為平行晶體型琺瑯質(zhì)(parallel crystallite enamel),與暴龍牙齒的波狀琺瑯質(zhì)相比,結(jié)構(gòu)較為單一。

無論是暴龍還是馳龍的牙齒,都沒有發(fā)現(xiàn)顯著的鐵沉積,這與科莫多龍牙齒中的鐵涂層形成了鮮明對(duì)比。可能是化石化過程掩蓋了這些信號(hào),或者這些恐龍?jiān)谘例X上沒有這種適應(yīng)性。

雖說找不到鐵涂層,但根據(jù)測(cè)試,暴龍的琺瑯質(zhì)和牙本質(zhì)比科莫多巨蜥、密西西比鱷魚的相應(yīng)區(qū)域硬度高出一倍,這可能是化石化的作用,所以活著的恐龍牙齒到底有多硬,這就不好說了。但肯定是硬的,至少比人的硬,畢竟微觀結(jié)構(gòu)在那擺著。

龍牙,原來真的是硬!不愧為頂級(jí)獵食者!

參考文獻(xiàn):

1.LeBlanc A R H, Morrell A P, Sirovica S, et al. Iron-coated Komodo dragon teeth and the complex dental enamel of carnivorous reptiles[J]. Nature Ecology & Evolution, 2024: 1-12.

【免責(zé)聲明】本文轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡(luò),與科技網(wǎng)無關(guān)。科技網(wǎng)站對(duì)文中陳述、觀點(diǎn)判斷保持中立,不對(duì)所包含內(nèi)容的準(zhǔn)確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請(qǐng)讀者僅作參考,并請(qǐng)自行承擔(dān)全部責(zé)任。

主站蜘蛛池模板: 原阳县| 邮箱| 延长县| 远安县| 常山县| 万盛区| 深州市| 漳浦县| 济阳县| 呼伦贝尔市| 伊金霍洛旗| 米脂县| 新源县| 金门县| 华容县| 松江区| 平舆县| 江华| 招远市| 宁陵县| 正蓝旗| 连城县| 许昌市| 庆阳市| 句容市| 湘阴县| 莲花县| 南投市| 通渭县| 沾化县| 丽水市| 侯马市| 黔南| 通化县| 六盘水市| 木兰县| 新余市| 闻喜县| 茂名市| 望都县| 于田县|