剑齿虎的乳牙如何保护成年后的尖牙不断裂

曾经在现今的加利福尼亚州出没的剑齿虎拥有比它们的剑齿虎更独特的牙齿特征。一些完整的头骨有一个牙槽，里面有两颗牙齿——一颗永久的剑齿和一颗最终会脱落的乳牙。这些双齿槽可能有助于稳定它们标志性的前牙，防止它们折断。这项研究发表在 4 月 8 日发表在《解剖记录》杂志上的一项研究中。

牙齿锋利但容易脱落

这项研究调查了在洛杉矶拉布雷亚沥青坑发现的剑齿虎化石。世界上至少有五种不同的剑齿虎谱系。Smilodon fatalis物种 它广泛分布于北美洲和中美洲，大约 10,000 年前灭绝。

研究这些化石的古生物学家一直困惑于为什么长着两颗更像薄刃刀的犬齿的成年动物能够避免折断牙齿。在食物匮乏的时期，剑齿猫折断牙齿的次数比在食物充足的时候要多，这可能是由于它们改变了进食策略并吃石头。古生物学家仍然不知道剑齿猫是如何在不完全折断这些笨重牙齿的情况下捕食猎物的。

在之前的一项研究中，加州大学伯克利分校的一个研究小组推测，乳牙有助于稳定恒牙，防止恒牙从牙龈中长出时向侧面断裂。乳牙（也称为犬齿）是所有哺乳动物在成年之前都会长出并脱落的牙齿类型。生长数据似乎表明，在动物青春期，这两颗牙齿会一起长出长达 30 个月。

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为了在新研究中研究这种牙齿稳定理论，研究小组使用了计算机模型来模拟剑齿在向外生长时发生的侧向弯曲的强度和刚度。他们还测试并弯曲了剑齿的塑料模型。他们发现的证据表明，虽然剑齿很可怕，但当它们从牙龈中长出时，它们会越来越容易折断。在剑齿后面有乳牙或乳齿会起到支撑作用，使其更加稳定。

在永久的剑齿虎牙长出之后很长一段时间内，临时的乳犬齿仍然保留着，这表明乳犬齿会一直留在那里，直到成年猫科动物学会如何在不伤害它们的情况下捕猎。

“既然我已经证明了双尖牙阶段存在这种潜在的保险政策，这种保护范围更大，那么双尖牙阶段可能值得重新考虑，”研究合著者、加州大学伯克利分校古生物学家杰克·曾 (Jack Tseng) 在一份声明中表示。“它允许相当于我们青少年的人进行实验、冒险，本质上是学习如何成为一个成熟的、完全成熟的捕食者。我认为这虽然不能解决问题，但可以完善地从机械角度思考剑齿使用和狩猎的增长。”

应用一些梁理论

在拉布雷亚沥青坑发现的一些双牙标本被认为是延迟脱落乳牙的动物的罕见案例。这让曾先生想到，也许它们有进化的目的。他使用梁理论工程分析来模拟真正的剑齿。

“根据梁理论，当你将刀片状结构沿其较窄尺寸方向横向弯曲时，与强度的主要方向相比，它们的强度要弱得多，”曾说。“之前对剑齿如何狩猎的解释将此作为限制。无论它们如何使用牙齿，它们都不可能在横向弯曲太多。”

梁理论与计算机模型相结合，模拟了剑齿在断裂前能够承受的侧向力。随着牙齿变长，它变得更容易弯曲，从而增加了断裂的可能性。

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当在梁理论模型中添加一颗支撑性乳牙时，永久剑状体的刚度与弯曲强度保持一致。这颗乳牙实质上降低了其断裂的可能性。

这项研究对剑齿虎和其他剑齿动物（如非洲的Inostrancevia africana）的进化具有重要意义。 成年后可能开始狩猎。它们可能利用自己的捕食技巧和强壮的肌肉来弥补犬齿的脆弱性。