摘要:但是1905年,科学家们在研究一种名为旋齿鲨(Helicoprion)的生物时,这种“镰刀”令人十分费解,因为它并不在嘴外,而是在嘴里,而且还是多量的排列组合。
有一句话是这么说的:“嘴里的门牙不是门牙,它是十个镰刀”。
这句话应该来自于一位衣食无忧、非常享受生活的人的口中,因为钟爱享受美食,尤其是对于那些软体肉食,所以嘴里的“镰刀”非常重要。
当然这也是一句土味诗,表达的是看似普通的门牙其实早已经成了抓鬼的工具。
但是1905年,科学家们在研究一种名为旋齿鲨(Helicoprion)的生物时,这种“镰刀”令人十分费解,因为它并不在嘴外,而是在嘴里,而且还是多量的排列组合。
而科学家们这对于这口“镰刀”的排列组合到底有什么功能展开了长达一个多世纪的研究。
旋齿鲨是生活在二叠纪时期的一种软骨鱼类,《古生物学杂志》上对旋齿鲨化石的第一篇论文是于1836年发表的,1845年在美国发现的数千个旋齿鲨的化石最终被仔细地整理出来,发现它们呈现出完美的螺旋状。
这些化石刚好和18世纪末发现的一种名为菊石(Ammonite)生物有异曲同工之处,即菊石化石也一样呈现出一种螺旋状的形态,并且它们都是一种生存于海洋中的生物,于是二者被确定存在某种关系,而科学家们将这十几个单个的小螺旋化石组合到一起后发现,无论哪个部分都没有两个完全相同的形状和大小,于是不得不否定了二者之间的关系。
但旋齿鲨化石所来自的大约一亿多年前的二叠纪时期和菊石化石时代几乎相近,因此该地区的两个海洋生物便是在这个时间上相差甚微,于是对比之后,人们认为它们可能确实同属一类生物。
这一猜测得到证实是在1851年,当时学者约瑟夫·洛斯登斯( Joseph Leidy )通过实验发现发现,菊石的壳是坚硬的,而软体部分很嫩,于是将它们剥开后发现里面是空心的。
而在1862年又发现了几块旋齿鲨活体化石,洛斯登斯随后从这些化石上提取出一部分进行了装配,然后根据他的判断法确认了这些化石是旋齿鲨本身,而二者之前那一模一样的螺旋形状也就这样被揭开谜底。
也是由此可得,旋齿鲨和菊石之间并没有什么直接关系,那么这些神秘的化石到底是什么呢?
旋齿鲨本身又有什么样的秘密呢?
过去一个世纪内,对于其性质存在多种猜测:最初人们只知道有一些化石产生,但完全不知道他们是什么东西,因此根据大部分生物特征,人们大胆地指出它们可能是贝壳科名为双壳纲中的代表—食管牙。
但之后随着一些完整化石出现,人们又推导出他们可能是鲨鱼背鳍上的牙。
此说法在1834年间歇泉附近发现了一些遗骸后被再次怀疑,因为这些样本中并没有包含双角牙属(class Ceratodontidae)中常见于背鳍的一些大块化石,由此排除了背鳍上的牙这种说法。
1878年,在诺瓦斯科多西亚省( Nova Scotia ),哈利法克斯( Halifax )附近又发现了一些完整化石,这些化石中不仅包含许多单片样本,还有少量两个、三个甚至四个分别相连的组合体,这表明在化石形成过程中有一部分样本没有错位发生,因此同时存在于一条线上的机制被逐步进行了分析。
1899年,亨利·斯特劳斯(Henry Hawthorne Stout)观察到,两个样本之间可以均匀分割出一定间隔,这就意味着样本之间只有两种可能:出现在同一平面内或者位于不同平面内。
鉴于两个样本之间最小间隔很小,如果它们处于同一平面内,则在有限空间内需要更多空间来容纳更多样本,因此最有可能的是样本间隔与排布体现出的是错位机制。
也就是说,这些牙齿在进化过程中逐渐长大,以至于彼此之间没有空间容纳单个样本,于是逐渐向其它平面发展,而且由于间隔规律显示逐出现在同一个平面,但根据先前所测得的几个相连样本表明,它们只能出现在公式n(n + 1)/2(n >= 1)个样本,这一点再次确认了这一点。
1899年的这一重大发现确认了前面所有猜测:这些“门牙”就是内部具有咬合能力结构的一些空间排列复合体,而非其它什么东西。
自1899年起,科学家们就开始努力确定这些牙齿究竟如何运作以及它们位于生物体内的具体位置,由于缺乏更多详细信息,该过程几乎持续到20世纪60年代后期。
最初阶段,由于缺乏连锁样品,科学家们采用了更精细更复杂的方法建立了两条规则:那就是这种排列结构与“笼子状结构”中骨骼解剖学分布上特征相似。
一些更复杂的排列模式还引入了贝壳扭曲模式作为模式,其中最复杂的样品引入了两个模式进行讨论,但如果可以确定则可以减少猜测过程。
1955年,在南俄亥俄州阿德里安附近进行研究时发现了一些很好的保存完好的化石,使得可以通过更精细的方法确定这些样本之间是否存在切割结构。
1963年,俄亥俄州杆子镇附近的洗牌溪流上游确认了一项重要发现,许多保存完好的完整颚骨与53条加入附录的样本使得可能性分析进入了更高标准。
1964年,古生物学家阿尔文·卡尔森(Alvin Carlson)通过CT扫描对它们进行建模重建,并观察到这些牙齿实际上位于颚骨内部,并且显示出了明显的咬合功能。
1966年,他再次报告缺失附录中许多突出像钉子的形状,这清楚地表明它们构成了一个更大的结构,并且与一些其他功能部位结合形成了一些像锤子形状的更大部分,这些结构与活物体中的现象完全一致,从而揭示了这些结构属于一个名为前节点(previous nodes)的特殊结构区,其主要作用是通过布置来适应咬合功能。
卡尔森1969年的成果使得另外两条剔除规则失效并维持现有结果。
1970年代以后,卡尔森将自己和家人下来的孩子命名为旋齿鲨,并且与他的兄弟文森特·卡尔森共同撰写书籍对其进行总结。
现代技术出现后,第七版成为第二版最著名的版本之一,但直到21世纪初,他和他的兄弟才得以看到自己的最终成果,他们还发现了一些其他保存良好的骨骼。
2013年,由于古生物学界获得新技术,古生物学惊奇地看到计算机技术的新进展序列显示完全了旋齿鲨,其中关键是使用计算机建模和CT扫描结合的方法,通过对较好的央三维重建结果进行逐步比较发现前节点模式多彩展现出许多熔融通知图案,从而确认了前节点模型中的许多其他信息并最终实现完整重建。
将全新结果转化为模型并应用于各种骨骼后,他们伟大地最终逐步识别出了许多信息:首先,所有样品均属于同种群,不再有争议;其次,所有前节点均位于上下颚内侧;第三,所有前节点都不是纸面切割结构,而是锯状切割结构,当噪音合并时具有咬合功能;最后,这种切割结构是在头骨部位上下颚齿尖部中线附近经过许多层次级切割模式演变而来的。
切割结构表明旋齿鲨主要捕猎软体动物,小型鱼类由于其较小体型也无法幸免,自然也成为其捕猎对象。
结合前节点模型,这些升级所构建出的是咬合区斜向运动能力系统,可以通过上下颚交替咬合实现高效剥离猎物软体部分,随后旋齿鲨可以直接吞噬剩下坚硬外壳,从而使食物失去防御能力最终成为其盘中餐。
根据各种骨骼已知观测结果重建模型后,科学家们对鱼类进行了分级和分类,从而达到识别旋齿鲨捕猎对象主要为古生代头足类动物——菊石。
从某种程度上来说,它们就像现代鲨鱼对海洋中的食物一般,只能粘附在底部,无法像软体动物那样逃窜躲避捕食。
尽管被称为鱼,但是旋齿鲨实际上是一种软骨鱼类,其进食方式与现代鲨鱼有着非常相似之处。至于二叠纪—三叠纪灭绝事件中,导致大部分海洋生物灭绝,其中包括旋齿鲨,是因为当时海洋中的浮游生物因为生态环境发生变化.
导致大量灭绝,从而使食物链发生了崩溃,最终使得以菊石为主食的旋齿鲨也因此走向灭绝。
来源:高山阿财