2亿年前牙齿的开创性分析揭示了第一个哺乳动物的生活更像爬行动物

科学家们在牙齿上像树木的年轮一样对化石生长轮进行计数，以找出最早的哺乳动物的寿命。从左至右：Morganucodon的重建；带有牙骨质的Morganucodon牙齿，将牙根锁定在牙龈上的结构，以绿色突出显示；随着一生不间断地生长，牙骨质每年都像树木的年轮一样沉积，并用彩色箭头突出显示；这些被转换为3D模型，可以计算出精巧大小的Morganucodon中14年的使用寿命。短的：科学家们在牙齿上像树木的年轮一样对化石生长轮进行计数，以找出最早的哺乳动物的寿命。

对最早属于哺乳动物的2亿年前的牙齿进行的开拓性分析表明，它们的功能像冷血的爬行动物一样，爬行动物虽然活跃但寿命更长。

由英国布里斯托大学和芬兰赫尔辛基大学领导的这项研究今天（2020年10月12日）在《自然通讯》上发表，这是古生物学家第一次能够直接研究早期化石哺乳动物的生理学，并且在它的头上，以前相信我们最早的祖先的东西。

第一次使用强大的X射线扫描了来自最早的两种哺乳动物Morganucodon和Kuehneotherium的牙齿大小为针头大小的化石，为这些漫游于地球的小型哺乳动物的寿命和进化提供了新的亮光。与早期的恐龙一起，被许多科学家认为是温血的。这样一来，研究小组就可以研究齿槽中的年轮，这些年轮像树年轮一样沉积，可以算作是告诉我们这些动物的寿命。结果表明，最长寿命可达14年-比其大小相似的毛茸茸后继者（如老鼠和sh）大得多，后者在野外只能存活一到两年。

“我们取得了一些惊人的和非常令人惊讶的发现。据认为，哺乳动物的关键特征，包括它们的温血性，是在大约同一时间演变的。”主要作者，布里斯托大学研究助理，前南安普顿大学博士生Elis Newham博士说。进行这项研究的时间。

“相比之下，我们的发现清楚地表明，尽管他们的大脑更大，行为更先进，但他们的生活并不快，并且早逝，但生活节奏较慢，寿命更长，类似于蜥蜴等小型爬行动物。”

纽汉姆博士的主管，英国布里斯托大学的高级研究助理和伦敦自然历史博物馆的科学助理Pam Gill博士以这种方式使用先进的成像技术，他决心发掘其潜力。

“一位同事（其中一位合著者）拔掉了一颗牙齿，并告诉我他们希望对其进行X光检查，因为它可以告诉您有关您的生活史的所有信息。这让我想知道我们是否可以这样做以进一步了解古代哺乳动物，”吉尔博士说。

吉尔博士希望通过扫描化石的牙骨质，这种材料将牙根锁定在牙龈的牙槽中，并在整个生命中持续增长，吉尔希望这种保存方式足够清晰，可以确定哺乳动物的寿命。

为了验证该理论，将属于Morganucodon的古代牙齿样本发送给了赫尔辛基大学和芬兰地质调查局的Ian Corfe博士，后者使用大功率同步加速器X射线辐射对其进行了扫描。

Corfe博士说：“令我们高兴的是，尽管牙骨质只有几毫米厚，但扫描得到的图像非常清晰，可以真正计算出环。”

它标志着一项为期六年的国际研究的开始，该研究专注于最早的哺乳动物，从英国南威尔士的侏罗纪岩石中得知的Morganucodon和Kuehneotherium，距今已有近2亿年的历史。

“这些小哺乳动物掉进了岩石上的洞穴和洞中，他们的骨骼（包括牙齿）被化石了。由于这些微小碎片的不可思议的保存，我们能够检查数百种物种的个体，对结果的信心比对这么古老的化石所期望的要大。” Corfe博士补充说。

旅途中，研究人员从伦敦自然历史博物馆和剑桥大学动物学博物馆提供的约200颗牙齿标本中，分别在欧洲同步加速器（ESRF），世界上最亮的X射线光源和瑞士光源上进行了扫描。 ，分别位于法国和瑞士。

为了寻找一个令人兴奋的项目，Newham博士在布里斯托大学获得了古生物学硕士学位，然后在南安普敦大学获得了博士学位。

“我一直在寻找更大的东西来磨合自己的牙齿，而这远远超出了账单。仅扫描一项就花了一周的时间，我们轮班24小时完成所有工作。这是一次非凡的体验，当图像开始出现时，我们知道我们已经踏上了一步，”纽汉姆博士说。

纽汉姆博士是第一个分析牙骨质层并了解其巨大意义的人。

“我们以3D方式数字重建了牙根，这表明Morganucodon可以生存14年，而Kuehneotherium则可以生存9年。纽汉姆博士说：“这些寿命比我们预期的相同大小的小型哺乳动物的寿命要长一到三年，这让我很傻。”

“否则它们的骨骼，头骨和牙齿都非常像哺乳动物。他们有专门的咀嚼牙齿，相对较大的大脑，并且可能有头发，但是他们的寿命长，表明他们的生活比爬行动物的生活快得多，而不是哺乳动物。有充分的证据表明，超过2.7亿年前，二叠纪晚期以来哺乳动物的祖先开始变得越来越温血，但是，即使在7,000万年后，我们的祖先仍比哺乳动物更像现代爬行动物。

尽管它们的生活节奏保持爬虫类，但在这些早期哺乳动物的骨组织中发现了持续锻炼的中间能力的证据。作为生物组织，骨骼包含脂肪和血管。这些血管的直径可以揭示动物可能获得的最大血流，这对于觅食和狩猎等活动至关重要。

纽汉姆博士说：“我们发现，在Morganucodon的大腿骨中，血管的流速比同等大小的蜥蜴高一些，但比现代哺乳动物低得多。这表明这些早期哺乳动物的活动时间比小型爬行动物要长，但不能过活的哺乳动物活泼的生活方式。”

参考：Elis Newham，Pamela G. Gill，Philippa Brewer，Michael J. Benton，Vincent Fernandez，Neil J. Gostling，DavidHaberthür，Jukka Jernvall，TuomasKankaanpää，Aki Kallonen和Charles纳瓦罗（Navarro），亚历山德拉（Alexandra Pacureanu），凯利·理查兹（Kelly Richards），凯特·罗布森·布朗（Kate Robson Brown），菲利普·施耐德（Philipp Schneider），海基·苏霍宁（Heikki Suhonen），保罗·塔夫罗（Paul Tafforeau），凯瑟琳·威廉姆斯（Katherine A.
10.1038 / s41467-020-18898-4