發現新的史前巨犀：通過牙齒發現了什么秘密？

動物的生活史

可以被看作是它們

從出生到死亡的整個生命歷程

包括繁殖、生長、發育、衰老等多個階段

在古生物學研究中，化石一直是了解和復原史前動物以及它們的生活場景的一個重要手段，史前巨犀的研究就是如此。

史前巨犀生活復原圖（供圖@盧小康） ▼

日前，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所鄧濤研究員團隊在國際學術期刊《科學報告》(Scientific Reports)上發表了一項新的研究成果，該論文以寧夏靈武漸新世清水營組地層中發現的一件巨犀下頜為模式標本，建立了新種邱氏吐魯番巨犀（Turpanotherium qiui sp. nov.），并依據其牙齒的微觀形態和元素分布恢復了巨犀哺乳期和體成熟的生活史片段，填補了古近紀時期(距今約6600萬年-2300萬年)犀類生活史數據的空白。

鄧濤課題組在寧夏化石點開展工作（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

寧夏靈武漸新世清水營組所產邱氏吐魯番巨犀下頜化石（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

為紀念邱占祥院士從事古哺乳動物學研究65周年和對巨犀研究的卓越貢獻，新種特命名為邱氏吐魯番巨犀。

甘肅的臨夏盆地埋藏有豐富巨犀化石

可能很多人對巨犀還比較陌生

首先我們來簡要了解一下巨犀

巨犀是奇蹄目犀超科下已滅絕的一類史前動物，生存于距今約5600萬年的始新世至2300萬年前的中新世早期。作為地球歷史上曾經存在過的體型最大的陸生哺乳動物類群，其成年個體體長可達7-9米，肩高5.28米，體重范圍在10-20噸之間。

史前巨犀生活復原圖（繪圖@吳飛翔） ▼

在祁連山余脈馬銜山與西秦嶺太子山之間包圍的甘肅省臨夏盆地曾經是遠古生物繁衍生息的伊甸園。

甘肅臨夏盆地的新生代地層（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

多年來，鄧濤研究團隊通過對甘肅臨夏盆地豐富犀牛化石的研究，完成歐亞大陸乃至全球最完整的晚新生代(距今2650萬年-255萬年)犀牛連續演化序列。

其中，現生的非洲黑犀和已滅絕的伊朗犀，都在臨夏盆地找到了它們起源的祖先類型化石。

鄧濤介紹說，犀牛化石是甘肅臨夏盆地晚新生代哺乳動物群的重要組成部分，其中兩個時代的動物群以犀牛占統治地位，即晚漸新世(距今2782萬年-2303萬年)的巨犀和晚中新世(距今1163萬年-533萬年)的大唇犀。

臨夏盆地的晚漸新世動物群，在12種大哺乳動物中犀超科成員占據9種，包括跑犀科、巨犀科和真犀科的屬種，尤其是巨犀非常繁盛。

后來，因為地球環境的惡化，尤其是青藏高原的隆起，以及食物減少等一些原因，巨犀無法適應這種變化，最終走向了滅絕。

以前，中國很多巨犀的化石都是在臨夏盆地發現，這次在寧夏靈武的發現是一個很大的突破。

寧夏靈武化石層的砂巖（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

目前，國內發現的最大巨犀標本2023年已經在崇州天演博物館修復完成，由鄧濤研究員團隊完成了研究。這是迄今國內裝架的最大的巨犀骨架化石標本，身高一米七三的成年人伸直手臂，離其腹部最低的位置還有近半米的距離。在距離巨犀一兩米的地方，要仰頭才能看到它的全貌。

剛看到這個標本的時候，如果不看說明，很多人還以為是恐龍的化石呢！當知道是巨犀的化石時，很多人就覺得不可思議。

這和現代犀牛1米多的個頭相比，這個頭的差距也太大了吧！但這就是事實。根據研究，該頭巨犀來自約3000萬年前的漸新世，并且就發現于寧夏海原。

巨犀化石復原展示（圖源@寧夏地質博物館） ▼

邱氏吐魯番巨犀

保存了一對完整的下門齒

吐魯番巨犀是巨犀科的一個屬，與其他巨犀家族成員相比，該屬最為顯著的形態特征有兩個方面。其一是擁有大的下門齒，這對下門齒的齒冠呈八字形向前方延伸，屬型種秀麗吐魯番巨犀（Turpanotherium elegans）的下門齒長度可達5厘米。其二是下前臼齒退化趨勢顯著，只留下第三和第四下前臼齒具有功能意義。

邱氏吐魯番巨犀下頜化石發現位置圖（制圖@探客社/李北平，圖源@天地圖/中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

寧夏清水營組新的下頜標本具備這兩個方面的特征，因此被歸入吐魯番巨犀屬。

根據下頜化石復原的頭部形態（繪圖@陳瑜） ▼

吐魯番巨犀是巨犀科的一個屬，在巨犀科內體型中等，化石分布于新疆吐魯番盆地、甘肅臨夏盆地、蘭州盆地及青海西寧盆地。

邱氏吐魯番巨犀下頜化石出土位置圖 （制圖@探客社/李北平，圖源@谷歌地圖/中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

在寧夏靈武發現的吐魯番巨犀屬新的標本發育有第二下前臼齒，但其整體輪廓從齒冠到齒根均為柱狀，已經失去了典型的下頰齒所具有的齒尖和齒脊，形態極為簡單，在上下頜咬合時很難發揮功能意義，顯示了在該屬中的強烈退化趨勢。

邱氏吐魯番犀第二下前臼齒從下頜分離過程及其樹脂包埋塊（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

新的下頜標本保存了一對完整的下門齒，其長度約8厘米，超過了秀麗吐魯番巨犀門齒的測量值，但其下頜和下頰齒明顯小于屬型種。因此，清水營組的這件具有較長下門齒的下頜可能屬于較原始類型的雄性個體。

牙齒研究發現

邱氏吐魯番巨犀生活史秘密

生活史是生物演化的重要研究內容，其與體型大小之間的關系長久以來是研究的難點，受到廣泛關注。

目前，已知的研究多以現生動物的數據作為參考，對化石類群的研究相當缺乏。例如，現生犀類的體型僅次于大象，壽命可達50歲之久，各方面的生活史數據全面而豐富，但僅有三個化石類群有相關的研究報道。

犀類自始新世(距今約5600萬年-3390萬年)以來體型變化巨大，最早的原始犀類體型像現在的小羊大小，而巨犀則是陸地上曾出現過的體型最大的哺乳動物，肩高超過5米，化石數量豐富，為研究這一問題提供了契機。

該研究團隊將邱氏吐魯番巨犀下頜標本的第一下臼齒和第二下前臼齒制作磨片，結合偏振光顯微鏡和激光剝蝕的方法觀察牙齒上記錄的生長紋。

邱氏吐魯番犀第一下臼齒從下頜分離的過程，及其樹脂包埋塊（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

第二下前臼齒齒冠釉質顯示元素富集的變化規律（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

對釉質磨片觀察結果顯示，邱氏吐魯番巨犀的每個冠周紋代表7天一個周期。第二下前臼齒至少有61條冠周紋，發育時間至少需要427天。第三下臼齒的齒冠有91條冠周紋，發育時間至少需要637天，與現生印度犀下臼齒的齒冠發育時間接近。

邱氏吐魯番巨犀牙齒的冠周紋計數（A）以及磨片顯示的芮氏線生長周期（B）（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

清水營地點發現的下頜的第三下臼齒剛剛開始磨蝕，其年齡代表了該個體的體成熟年齡。

根據第一下臼齒和第二下前臼齒的牙骨質年紋數量，推斷該個體的年齡約為17歲，即吐魯番巨犀的體成熟年齡應該在此之前。第二下前臼齒的齒冠在激光剝蝕作用下顯示了4個條帶區域，具有顯著的鍶值和鋇值變化規律，指示在齒冠發育形成時該個體尚在哺乳期內，哺乳期至少427天。

第一下臼齒牙骨質的元素富集變化規律（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

邱氏吐魯番犀第二下前臼齒白堊質的生長年紋（圖源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所） ▼

對比現生犀牛的生活史數據發現，吐魯番巨犀的哺乳期與現生犀牛相似，且體成熟年齡落在非洲犀的變異范圍之內，尤其接近白犀的年齡數值，與根據體型公式計算的年齡也相近。

由此可見

現生犀類的生活史節奏在早漸新世就已經存在

演化上相當保守

但是，早中新世生活在森林中的近無角犀屬體成熟年齡在11歲左右，暗示體型大小、齒冠高度與體成熟年齡之間的關系并非簡單的線性耦合，有待進一步研究揭示古環境驅動下演化節律與生態策略的關系。

臨夏巨犀在漸新世晚期的生態復原（繪圖@陳瑜） ▼

犀牛已有5000多萬年的演化史

鄧濤表示，犀牛從古近紀出現至今已有5000多萬年的演化歷史，它是奇蹄目中最大的類群，并具有最高的生態多樣性，從炎熱的赤道到寒冷的極地，都曾有不同的犀牛自由自在地生活。

而且，犀牛是地球上最成功的奇蹄類動物。現有化石研究表明，犀牛在新生代大量存在，在一些化石地點，它們的個體數量甚至比其他所有哺乳動物的總和還要多。從體型上看，在大多數新生代動物群中，犀牛常常是最大的食草哺乳動物之一。

亞洲的印度犀（圖源@攝圖網） ▼

但是到了今天

地球上已經只剩下僅有的5種犀牛

并且大部分都在面臨滅絕的危機

這種巨大的變化令人唏噓

非洲的黑犀（圖源@攝圖網） ▼

本次針對邱氏吐魯番巨犀的研究成果，中國科學院古脊椎動物與古人類研究所鄧濤研究員為論文的通訊作者，河南中醫藥大學解剖學副教授盧小康為論文第一作者。該研究受到國家自然科學基金項目（42430207, 42172001）和國家重點研發計劃（2023YFF0804501）的資助。

期待在巨犀演化后續研究中

該研究團隊能夠洞察到更多的秘密

本文創作團隊| 探客社

撰文| 奎鵬 編輯| 探客007

地圖編輯| 李北平設計| 賈恩艷

校審| 西西

封面及首圖底圖來源@中國科學院古脊椎動物與古人類研究所

審稿專家：河南中醫藥大學解剖學副教授盧小康

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