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基于显微CT技术的云南晚中新世禄丰古猿磨牙釉质厚度及其分布规律研究

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热度51票 浏览13次 时间:2021年11月20日 15:12
禄丰古猿臼齿近中虚拟切面与釉质厚度测量(M1, PA674.48)

禄丰古猿臼齿近中虚拟切面与釉质厚度测量(M1, PA674.48)

(化石网报道)据中国科学院古脊椎动物与古人类研究所:禄丰古猿(Lufengpithecus lufengensis)是中新世晚期生活在我国云南的一种大型猿类,其化石发现与研究对探讨东亚地区大型类人猿演化与绝灭、早期人类起源与发展具有重要意义。禄丰古猿牙齿化石保存丰富,蕴含着许多尚待揭示的信息。传统的研究集中于对牙齿表面进行形态观察和测量。随着显微CT技术的发展和广泛应用,可以对牙齿的内部结构进行深入分析,其中牙齿釉质厚度与系统分类、食性及功能适应密切相关,是古人类学研究的重要内容。 

近期,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张立召、赵凌霞等在国际学术期刊《历史生物学》(Historical Biology)发表了题为“ A micro-CT based study of molar enamel thickness and its distribution pattern in Late Miocene Lufengpithecus lufengensis from Yunnan in Southwestern China”的最新成果。论文基于丰富的禄丰古猿臼齿化石,利用显微CT技术构建禄丰古猿及现代人、现生三类大猿(猩猩、大猩猩和黑猩猩)牙齿虚拟模型(图),对上下颌臼齿釉质厚度及其分布特征进行量化分析,并与其他现生和化石灵长类数据进行比较,结果发现:禄丰古猿具有比较厚的臼齿釉质结构,相对釉质厚度位于现代人与猩猩之间,明显比非洲的黑猩猩和大猩猩厚。值得一提的是,禄丰古猿臼齿釉质厚度在牙尖和咬合面明显增厚。 

研究者通过显微CT重建牙齿虚拟模型,从中获得近中二维虚拟切面,在此虚拟切面上将釉质分布分为牙尖咬合部和牙侧基部,然后作定量测量和比较(图)。 研究发现,禄丰古猿臼齿釉质分布有明显的不均性,牙尖和咬合面釉质明显厚,这一特点明显区别于非洲大猿,后者釉质厚度分布相对比较均匀,猩猩介于二者之间。尽管禄丰古猿与猩猩具有相近的相对釉质厚度,但两者的釉质厚度分布特征有所不同。禄丰古猿釉质分布具有更大的不平衡性, 表现为更多的釉质集中于齿冠上部(牙尖区域),而齿冠下部(基部区域)的釉质较少。相比之下,禄丰古猿釉质厚度的分布特点与人类更相近,即咬合面和牙尖部釉质厚度明显增厚,牙尖部釉质体量占比高。这一结果提示二者牙齿釉质结构与功能具有趋同的适应性,其系统演化关系有待深入考证。 

在类人猿和早期人类的漫长演化过程中,生存环境改变与食物适应性对古猿和古人类的生存繁衍产生会有重要影响。我国西南地区在中新世晚期具有湿热的森林环境,为禄丰古猿及其他灵长类动物提供了适宜的生存环境。随着青藏高原隆起和亚洲季风气候的加强,到中新世最晚期,生态环境发生变化,禄丰古猿可能面临季节性食物短缺或食谱转换,在树栖和地栖相间的生活方式中寻找食物。研究者推测,禄丰古猿釉质厚度及分布形态特征提示它可以适应坚硬而多样的食物资源,食性范围更加多元,可以在季节性食物短缺的情况下扩大食物范围,以利于种群的生息繁衍。牙齿化石记录表明,我国华南地区在更新世时期仍然生存着大量的大型类人猿,包括巨猿和猩猩类动物,禄丰古猿的后代是否可以延续到更新世时期,这一科学问题有待深入考证,期待未来更多的关键化石证据能填补演化缺环。 

本研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目的支持。 

论文链接:https://doi.org/10.1080/08912963.2020.1782395

相关报道:牙齿“泄密” 禄丰古猿或面临季节性食物短缺

(化石网报道)据科技日报(记者 陆成宽):禄丰古猿的牙齿结构和现代人一样吗?古猿牙齿结构和生存环境变化有什么关系?

基于禄丰古猿臼齿化石,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所等单位的研究人员利用显微CT技术构建了禄丰古猿及现代人、猩猩、大猩猩和黑猩猩的牙齿虚拟模型,对比研究发现,禄丰古猿具有比较厚的臼齿釉质结构,相对釉质厚度位于现代人与猩猩之间,与人类更相近,明显比非洲的黑猩猩和大猩猩厚。相关研究成果在线发表于国际学术期刊《历史生物学》。

“我们推测,禄丰古猿釉质厚度及分布形态特征提示它可以适应坚硬而多样的食物资源,食性范围更加多元,可以在季节性食物短缺的情况下扩大食物范围,以利于种群的生息繁衍。”11月18日中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张立召博士告诉科技日报记者。

禄丰古猿是一种大型猿类,在600万年前-800万年前的中新世晚期,生活在我国云南。“禄丰古猿化石发现与研究对探讨东亚地区大型类人猿演化与绝灭、早期人类起源与发展具有重要意义。”张立召说,禄丰古猿牙齿化石保存丰富,蕴含着许多尚待揭示的信息。

张立召表示,传统的研究集中对牙齿表面进行形态观察和测量,随着显微CT技术的发展和广泛应用,研究人员如今可以对牙齿的内部结构进行深入分析,其中牙齿釉质的厚度与系统分类、食性及功能适应密切相关,是古人类学研究的重要内容。

为此,研究人员通过显微CT技术重建了禄丰古猿的牙齿虚拟模型,从中获得近中二维虚拟切面,在此虚拟切面上将釉质分布分为牙尖咬合部和牙侧基部,然后作定量测量和比较。

研究发现,禄丰古猿臼齿釉质分布有明显的不均性,牙尖和咬合面釉质明显厚,这一特点明显区别于非洲大猿。非洲大猿釉质厚度分布相对比较均匀,而猩猩的牙釉质厚度介于禄丰古猿和非洲大猿二者之间。尽管禄丰古猿与猩猩具有相近的相对釉质厚度,但两者的釉质厚度分布特征有所不同。禄丰古猿釉质分布具有更大的不平衡性,表现为更多的釉质集中于齿冠上部,而齿冠下部的釉质较少。相比之下,禄丰古猿釉质厚度的分布特点与人类更相近,即咬合面和牙尖部釉质厚度明显增厚。

“这一结果提示二者牙齿釉质结构与功能具有趋同的适应性,其系统演化关系有待深入考证。”中国科学院古脊椎动物与古人类研究所研究员赵凌霞强调。

在类人猿和早期人类的漫长演化过程中,生存环境改变与食物适应性对古猿和古人类的生存繁衍产生会有重要影响。我国西南地区在中新世晚期具有湿热的森林环境,为禄丰古猿及其他灵长类动物提供了适宜的生存环境。

“随着青藏高原隆起和亚洲季风气候的加强,到中新世最晚期,生态环境发生变化,禄丰古猿可能面临季节性食物短缺或食谱转换,在树栖和地栖相间的生活方式中寻找食物。”张立召说。

同时,牙齿化石记录表明,我国华南地区在更新世时期仍然生存着大量的大型类人猿,包括巨猿和猩猩类动物。“禄丰古猿的后代是否可以延续到更新世时期,这一科学问题有待深入考证,期待未来更多的关键化石证据能填补演化缺失的环节。”赵凌霞说。

相关报道:云南禄丰古猿研究获进展

(化石网报道)据中国科学报:近期,中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张立召、赵凌霞等在国际学术期刊《历史生物学》刊发最新成果。结果发现,禄丰古猿(Lufengpithecus lufengensis)具有比较厚的臼齿釉质结构,相对釉质厚度位于现代人与猩猩之间,明显比非洲的黑猩猩和大猩猩厚。

值得一提的是,禄丰古猿臼齿釉质厚度在牙尖和咬合面明显增厚。

论文基于丰富的禄丰古猿臼齿化石,利用显微CT技术构建禄丰古猿及现代人、现生三类大猿(猩猩、大猩猩和黑猩猩)牙齿虚拟模型,对上下颌臼齿釉质厚度及其分布特征进行量化分析,并与其他现生和化石灵长类数据进行比较得到上述结果。

研究者通过显微CT重建牙齿虚拟模型,从中获得近中二维虚拟切面,在此虚拟切面上将釉质分布分为牙尖咬合部和牙侧基部,然后作定量测量和比较。 研究发现,禄丰古猿臼齿釉质分布有明显的不均性,牙尖和咬合面釉质明显厚,这一特点明显区别于非洲大猿,后者釉质厚度分布相对比较均匀,猩猩介于二者之间。

尽管禄丰古猿与猩猩具有相近的相对釉质厚度,但两者的釉质厚度分布特征有所不同。禄丰古猿釉质分布具有更大的不平衡性, 表现为更多的釉质集中于齿冠上部(牙尖区域),而齿冠下部(基部区域)的釉质较少。相比之下,禄丰古猿釉质厚度的分布特点与人类更相近,即咬合面和牙尖部釉质厚度明显增厚,牙尖部釉质体量占比高。这一结果提示二者牙齿釉质结构与功能具有趋同的适应性,其系统演化关系有待深入考证。

禄丰古猿是中新世晚期生活在我国云南的一种大型猿类,其化石发现与研究对探讨东亚地区大型类人猿演化与绝灭、早期人类起源与发展具有重要意义。

禄丰古猿牙齿化石保存丰富,蕴含着许多尚待揭示的信息。传统的研究集中于对牙齿表面进行形态观察和测量。随着显微CT技术的发展和广泛应用,可以对牙齿的内部结构进行深入分析,其中牙齿釉质厚度与系统分类、食性及功能适应密切相关,是古人类学研究的重要内容。

在类人猿和早期人类的漫长演化过程中,生存环境改变与食物适应性对古猿和古人类的生存繁衍产生会有重要影响。我国西南地区在中新世晚期具有湿热的森林环境,为禄丰古猿及其他灵长类动物提供了适宜的生存环境。随着青藏高原隆起和亚洲季风气候的加强,到中新世最晚期,生态环境发生变化,禄丰古猿可能面临季节性食物短缺或食谱转换,在树栖和地栖相间的生活方式中寻找食物。

研究者推测,禄丰古猿釉质厚度及分布形态特征提示它可以适应坚硬而多样的食物资源,食性范围更加多元,可以在季节性食物短缺的情况下扩大食物范围,以利于种群的生息繁衍。牙齿化石记录表明,我国华南地区在更新世时期仍然生存着大量的大型类人猿,包括巨猿和猩猩类动物,禄丰古猿的后代是否可以延续到更新世时期,这一科学问题有待深入考证,期待未来更多的关键化石证据能填补演化缺环。

该研究得到了中国科学院战略性先导科技专项、国家自然科学基金等项目的支持。

相关论文信息:https://doi.org/10.1080/08912963.2020.1782395

相关报道:600万至800万年前禄丰古猿的牙有何特别?化石研究有新发现

(化石网报道)据中新网北京11月18日电(记者 孙自法):以云南禄丰地名命名的禄丰古猿,是约600万-800万年前中新世晚期生活在中国云南的一种大型猿类,其化石发现与研究对探讨东亚地区大型类人猿演化与绝灭、早期人类起源与发展具有重要意义,也因此成为古人类学界关注的焦点之一。

来自中国科学院古脊椎动物与古人类研究所(中科院古脊椎所)的最新消息说,该所赵凌霞、张立召研究团队联合云南文物考古研究所高峰研究员和首都医科大学杜抱朴博士,基于丰富的禄丰古猿臼齿化石,利用显微计算机断层扫描(CT)技术构建禄丰古猿及现代人、现生三类大猿(猩猩、大猩猩和黑猩猩)牙齿虚拟模型,对上下颌臼齿釉质厚度及其分布特征进行量化分析,并与其他现生和化石灵长类数据进行比较,进而分析讨论禄丰古猿的演化适应问题。

他们最新研究发现,禄丰古猿具有比较厚的臼齿釉质结构,相对釉质厚度位于现代人与猩猩之间,明显比非洲的黑猩猩和大猩猩厚。值得一提的是,禄丰古猿臼齿釉质厚度在牙尖和咬合面明显增厚。这项古人类学研究重要进展成果论文,近期已在国际专业学术期刊《历史生物学》发表。

论文第一作者张立召博士18日在北京接受中新社记者采访介绍说,禄丰古猿牙齿化石保存丰富,蕴含着许多尚待揭示的信息。鉴于化石宝贵不宜破损,传统的研究集中于对牙齿表面进行形态观察和测量。随着显微CT技术的发展和广泛应用,可以对牙齿的内部结构进行深入分析,其中牙齿釉质厚度与系统分类、食性及功能适应密切相关,是古人类学研究的重要内容。

在本次研究中,科研人员通过显微CT重建牙齿虚拟模型,在不破坏化石标本的条件下,即可获得牙齿虚拟切面,在此虚拟切面上观察分析禄丰古猿牙齿釉质厚度及分布特点。基于大量的禄丰古猿牙齿标本及现生对比标本虚拟模型的仔细观察与对比,研究人员设计了釉质特征变量,将釉质分布分为牙尖咬合部和牙侧基部,然后作定量测量和统计学差异性检验。研究发现,禄丰古猿臼齿釉质分布有明显的不均性,牙尖和咬合面釉质明显厚,这一特点明显区别于非洲大猿,后者釉质厚度分布沿牙本质界面相对比较均匀,猩猩介于二者之间。

尽管禄丰古猿与猩猩具有相近的相对釉质厚度,但两者的釉质厚度分布特征有所不同:禄丰古猿臼齿釉质分布具有更大的不平衡性,表现为更多的釉质集中于齿冠上部(牙尖咬合区域),而齿冠下部(侧面和基部区域)的釉质较少,提示二者在牙组织结构、系统分类和演化适应上的差异性。相比之下,禄丰古猿釉质厚度的分布特点与人类更相近,即咬合面和牙尖部釉质厚度明显增厚,牙尖部釉质体量占比高。这一结果提示二者牙齿釉质结构与功能具有趋同的适应性,其系统演化关系有待深入考证。

赵凌霞研究团队表示,在类人猿和早期人类的漫长演化过程中,生存环境改变与食物适应性对古猿和古人类的生存繁衍产生重要影响。中国西南地区在中新世晚期具有湿热的亚热带森林环境,为禄丰古猿及其他灵长类动物提供了适宜的生存环境。随着青藏高原隆升和亚洲季风气候的加强,到中新世最晚期和上新世,生态环境发生变化,云南禄丰古猿可能面临栖息环境变化、季节性食物短缺或食谱转换及生存问题,可能在树栖和地栖交替的生活方式中寻找食物资源。

研究人员根据臼齿釉质厚度及分布形态特征,推测禄丰古猿可以适应坚硬而多样的食物资源,其食性范围更加多元。结合禄丰古猿行动方式,推测禄丰古猿可以在季节性偏好食物短缺的情况下扩大食物范围,以利于种群的生息繁衍。

他们认为,现有牙齿化石记录表明,中国华南地区在更新世时期,大约距今200万年到10多万年前,甚至更晚时期,仍然生存着大量的大型类人猿。不过,“禄丰古猿的后代是否可以延续到更新世时期,它与东亚地区早期人类的系统演化关系等科学问题有待深入考证,期待未来更多的关键化石证据能填补演化缺环”。
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