灵长类牙齿釉质δ18O值揭示古气候季节性的高保真记录

本研究通过二次离子质谱（SIMS）和同步辐射X射线成像技术，解析灵长类牙齿最内层釉质δ18O值与当地降雨模式的关联，解决了哺乳动物牙釉质同位素记录中时间平均化与生理干扰的难题。结果表明，健康个体釉质δ18O值能精准反映干湿季节变化，为重建古气候季节性提供了新方法。

　　

论文解读

研究背景与科学问题
理解古气候季节性对揭示人类演化与环境互作至关重要，但传统方法难以从化石记录中提取高分辨率气候信号。灵长类牙齿作为化石中最常见的保存材料，其釉质氧同位素组成(δ¹⁸O)理论上能记录环境水输入变化，但存在两大争议：母乳喂养导致的δ¹⁸O富集会否掩盖气象信号？釉质成熟过程中的矿物沉积会否模糊时间分辨率？

研究设计与技术方法
由Tanya M. Smith团队主导的研究结合同步辐射X射线显微断层扫描(PPC-SRμCT)和二次离子质谱(SIMS)，分析人类儿童、黑猩猩(Pan troglodytes verus)和圈养猕猴(Macaca mulatta)牙齿最内层20微米釉质的δ¹⁸O值，并与当地降雨数据对比。样本包括14颗第一臼齿(M1)和3颗第二臼齿(M2)，覆盖野生、圈养及现代人类个体。

研究结果

1. 釉质矿化特征：同步辐射成像证实最内层釉质在分泌后迅速矿化，形成8-20微米的高密度带，为SIMS微区采样提供解剖学基础。
2. 气候信号保真度：健康黑猩猩釉质δ¹⁸O值显著关联降雨季节变化——湿季值降低(1-2‰)，旱季升高，而腹泻患猴因脱水出现异常波动。
3. 人类干扰因素：现代人类儿童数据受烹饪食物和市政供水影响，但部分猕猴仍能反映饮用水δ¹⁸O_dw趋势。
4. 时间分辨率验证：93%的样本在出生后两周内釉质δ¹⁸O即出现1-2‰波动，排除成熟过程的严重时间平均化效应。

结论与意义
该研究证实灵长类牙齿最内层釉质δ¹⁸O值可作为古气候季节性的"地质温度计"，尤其适用于健康个体。通过建立δ¹⁸O_dw预测模型，为化石标本的环境解释提供量化框架。发表于《Geochimica et Cosmochimica Acta》的这项成果，不仅解决了古人类学中气候重建的技术瓶颈，还为理解现代灵长类生理适应机制提供了新视角。