古代爬行动物头骨CT扫描,为何结果显示2200万年没有什么变化?

【字体: 时间:2021年08月26日 来源:PLoS ONE

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  对长颈蛇颈龙头骨的CT扫描显示,这些早已灭绝的海洋爬行动物的头骨结构在它们生活在白垩纪的2200万年里并没有进化多少。

  
   

Cardiocorax mukulu    

图:依板龙类,就像这里看到的这种爬行动物,生活在白垩纪。它们是掠食者,以鱼类和其他海洋生物为食。

 

对长颈蛇颈龙头骨的CT扫描显示,这种早已灭绝的海洋爬行动物的头骨结构在白垩纪2200万年的时间里并没有进化多少。

这很不寻常,南卫理大的古生物学家路易斯·雅各布斯说。他是世界上最权威的史前生物研究专家之一,也是发表在《公共科学图书馆·综合》杂志上的一项研究的合著者。

“基本上,除了活化石以外,没有2200万年没有进化,”雅各布说,他是卫理公会大学地球科学名誉教授,也是卫理公会大学ISEM的主席。

Elasmosaurid蛇颈龙,看起来像神话中的尼斯湖水怪,是长颈蛇颈龙中最大的,可长到43英尺长,其中一半的长度来自它们的小脑袋和非常长的脖子。来自南卫理公会大学(SMU)的古生物学家是一个名为“古安哥拉项目”(project to ancient angola)的国际团队的成员,他们的发现是基于对一种名为Cardiocorax mukulu的板龙(elasmosaurid)物种的7150万年前的头骨进行的CT扫描。

这个详细的3D模型使古生物学家能够将在安哥拉发现的保存完好的C. mukulu头骨与其他种类的板索龙头骨进行比较。他们发现,C. mukulu的头骨与更古老的板索龙的头骨几乎相同,包括1931年在得克萨斯州锡达希尔发现的一块板索龙头骨,它9300万年前的遗骸可以在SMU的舒勒古生物博物馆找到。

“头骨的形状、肌肉的组织以及牙齿的形状和排列在很大程度上反映了动物如何获取猎物,”合著者迈克尔·j·波西恩说,“Cardiocorax mukulu有趣的地方在于,这种动物的祖先在其进化历史的早期采用了一种特殊的进食方式,然后在接下来的2200万年中保持了相同的基本头骨结构。”

还需要更多的研究来确定板骨龙类在进化过程中可能与其他爬行动物不同的原因。

依拉丝莫龙类生活在白垩纪,时间跨度从1.45亿年前到6600万年前。它们是掠食者,以鱼类和其他海洋生物为食。古安哥拉项目的古生物学家于2015年在安哥拉首次发现了C. mukulu。

这项CT扫描研究的主要作者米格尔·p·马克思(Miguel P. Marx)将于本月晚些时候开始在瑞典隆德大学(Lund University)攻读博士学位,他在这项研究期间是SMU地球科学系的一名研究员。其他合著者包括SMU的Jacobs和Polcyn;Octávio葡萄牙里斯本新大学Mateus和Museu da Lourinh?;荷兰乌得勒支大学自然生物多样性中心的Anne S. Schulp;以及安哥拉Agostinho Neto大学的A. Olímpio Gon?alves。

在史密森尼博物馆展出的同一区域发现的头骨

2017年,Mateus在安哥拉的本提巴发现了C. mukulu几乎完整的头盖骨和下颚,以及12颗相关牙齿和该爬行动物身体的其他化石部分。这个地区位于安哥拉海岸,雅各布斯称其为“地下博物馆”,因为在那里的岩石中发现了很多化石。

其中许多化石目前正在史密森尼国家自然历史博物馆展出。博物馆与SMU联合制作的“出土的海怪”展览,展示了白垩纪时期的大型海洋爬行动物——沧龙、海龟和蛇颈龙。

Jacobs和Polcyn与安哥拉、葡萄牙和荷兰的合作者建立了“古安哥拉项目”(project to ancient Angola),探索和挖掘安哥拉丰富的化石历史,并开始为将化石归还给这个西非国家奠定基础。回到达拉斯,雅各布斯、波利辛和助理研究员戴安娜·维耶德与一小队新大学生一起,用了13年的时间来准备古安哥拉项目(project to ancient angola)发掘的化石。

就像史密森尼博物馆的展览一样,慕克鲁心脏石的发现也是那次合作的结果。

CT扫描显示板骨龙类的颌部和牙齿并没有进化多少

马克思对头骨的计算机断层扫描(CT)旨在揭示其他方面很难看到的部分头骨,如脑壳。只有一部分头骨从安哥拉的岩石中被发现,因为板骨龙的头骨非常脆弱。所以CT扫描大部分是通过保存标本的岩石进行的。

然而,“CT图像的高分辨率让我能够区分骨骼、岩石基质和保护颅骨的石膏涂层,”Marx说。“因此,我可以建立一个头骨的3D模型,并能够研究它的脆弱部分,如脑壳和上颚,而无需触摸它。”

研究小组对穆库鲁C. mukulu颅骨解剖的结论来自于对摩尔加尼Libonectes morgani颅骨的比较,摩尔加尼Libonectes morgani是SMU中一种更古老的板骨龙。

他说:“SMU的摩尔根尼牛头骨是如此完整,不同骨头之间的缝合线可以清晰地描绘出来。”“摩尔根尼(Libonectes morgani)的头骨在我制作mukulu的头骨模型时起到了指导作用。这使得构建模型的过程大大加快。”

马克思和古安哥拉研究小组还将3D成像技术与斯诺威Styxosaurus snowii和海宁托尼Thalassomedon haningtoni的头骨进行了比较,这两种都是来自不同时期的板索龙类。

马克思说,穆库鲁猿猴的下颚、牙齿和其他头骨解剖结构与它的祖先相似,这是一个令人惊讶的发现。

例如,马科斯说,穆库鲁人的头盖骨和摩尔加尼人的上颌骨都有一个很高的背支,而且围绕眼眶的头盖骨组织是相同的。这两个物种的头骨只在几个关键的方面不同,包括一个稍微不同的上下牙的牙齿行数,premaxillary-parietal缝合的位置,存在与否的翼状的枕骨骨下互相联系。

马克思说:“依板龙类的头骨在它们的历史中似乎没有经历过重大的进化变化,这很酷。”

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