利用同步加速器,重建世界已知最古老恐龍胚胎頭骨


利用同步加速器,重建世界已知最古老恐龍胚胎頭骨


由南非威特沃特蘭德大學(UniversityoftheWitwater Srand)領導的一個國際科學家團隊,在最小的細節上,利用法國歐洲同步加速器歐洲同步加速器(ESRF)的強大和非破壞性同步加速器技術,在三維重建了世界上一些已知最古老恐龍胚胎的頭骨。他們發現,頭骨的發育順序與今天的鱷魚、雞、海龜和蜥蜴相同。調查結果今日發表在科學報告.

威特沃特蘭德大學的科學家們在一篇文章中發表了世界上一些最古老的恐龍胚胎的~2cm長的頭蓋骨的三維重建。科學報告。這些胚胎是1976年在金門高地國家公園(南非自由州省)發現的,屬於南非標誌性恐龍。[醫]卡氏馬尾藻,一種5米長的食草動物,兩億年前就棲息在自由州地區。


利用同步加速器,重建世界已知最古老恐龍胚胎頭骨


這些胚胎的科學用途以前受到其極其脆弱的性質和微小尺寸的限制。2015年,來自威特沃特斯蘭德大學的科學家Kimi Chapelle和Jonah Choiniere將他們帶到位於法國格勒諾布爾的歐洲同步加速器(ESRF)進行掃描。在ESRF中,一個844米長的電子環以光速運行,發出高功率的X射線光束,可用於非破壞性地掃描物質,包括化石。對胚胎進行了前所未有的詳細掃描--以單個骨細胞的分辨率為標準。有了這些數據,在Wits實驗室處理了近3年的數據後,研究小組得以重建恐龍嬰兒頭骨的三維模型。“世界上沒有任何一個實驗室的CT掃描儀能夠產生這樣的數據,”文森特·費爾南德斯說,他是倫敦自然歷史博物館(英國)的合著者和科學家之一。他補充說:“只有有了ESRF這樣的大型設施,我們才能發掘出最令人興奮的化石的潛藏潛力。這項研究是歐洲與南非國家研究基金會(South Africa National Research Foundation)全球合作的一個很好的例子。”

到目前為止,人們認為這些卵子中的胚胎在孵化前就已經死亡了。然而,在這項研究中,主要作者Chapelle注意到了與恐龍近親(鱷魚、雞、海龜和蜥蜴)發育中的胚胎的相似之處。通過比較顱骨在胚胎髮育不同階段的存在,Chapelle和合著者現在可以證明馬蹄內事實上,胚胎比以前想象的要年輕得多,在它們的潛伏期內只有60%。

研究小組還發現,每個胚胎都有兩種牙齒保存在發育中的頜骨中。其中一組是由非常簡單的三角形牙齒組成的,這些牙齒在孵化前會被吸收或脫落,就像今天的壁虎和鱷魚一樣。第二組與成體非常相似,將是胚胎孵化的。“我很驚訝地發現,這些胚胎不僅有牙齒,而且有兩種牙齒。牙齒太小了,它們的寬度從0.4到0.7mm不等。這比牙籤的尖端還小!”Chapelle解釋道。


利用同步加速器,重建世界已知最古老恐龍胚胎頭骨


這項研究的結論是,恐龍就像它們的爬蟲近親一樣在卵中發育,其胚胎髮育模式在兩億年內沒有改變。“難以置信的是,在超過2.5億年的爬行動物進化過程中,卵中的頭骨發育方式大致保持不變。這表明--你不會亂搞一件好事!”維特沃特斯蘭德大學(University Of Witwater Srand)教授喬納·喬尼埃爾(Jonah Choiniere)總結說,他也是這項研究的合著者。

該研究小組希望將他們的方法應用於其他恐龍胚胎,以估計它們的發育水平。他們將看到其餘的骨骼馬蹄內看看它的胚胎在發育過程中是否與今天的恐龍近親有相似之處。手臂和腿馬蹄內胚胎已經被用來證明雛鳥很可能用兩條腿行走。

主要調查結果:

  1. 高能量X射線被用來重建世界上一些已知最古老的恐龍胚胎的頭骨。
  2. 這個頭骨可以以前所未有的細節在3D中被看到。
  3. 恐龍胚胎頭骨的發育似乎與今天的鱷魚、雞、海龜和蜥蜴的發育順序相同。
  4. 這些恐龍胚胎似乎在它們的潛伏期內以大約60%的速度被化石化。這比以前想象的要早得多。
  5. 恐龍胚胎有兩種類型的牙齒,大小從0.4到0.7mm寬。其中一套在孵化前就會脫落或吸收。


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