古脊椎所利用高精度CT设备研究巨猿牙齿获新进展

　　步氏巨猿(Gigantopithecus blacki)是一种已经灭绝的古猿,在10万-200万年前的更新世时期广泛生活于我国华南及越南北部地区，它体型庞大，推测其身高近3米，体重500公斤左右。巨猿具有厚实的下颌骨与巨大的臼齿，臼齿上覆盖厚厚的釉质层、高高的齿冠和低矮的牙尖，这些特征介于猿类与人类之间，表明巨猿与人类有着非常亲近的关系。自 1935年在香港中药铺首次发现巨猿化石以来，古生物学家为探明它的来龙去脉进行着孜孜不倦的研究工作。

　　巨猿牙齿的釉质厚度在探索巨猿食性、环境适应以及系统演化方面具有重要的指示意义。最近，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所张立召与赵凌霞利用显微CT技术扫描大量巨猿牙齿材料，在计算机上构建巨猿牙齿化石的虚拟三维立体模型，基于虚拟模型对牙齿釉质厚度进行了全面测量，并经过深入地比较和分析，从牙齿釉质厚度角度探讨了巨猿的食性适应和系统演化问题，研究成果发表在最新一期的《人类学学报》(第32卷第3期)上。

　　获取釉质厚度数据的传统方法是在破碎牙齿的断裂面上测量釉质厚度，或者对牙齿进行切割、磨片，在切面上测量釉质厚度，这种具有破坏性的方法显然不适用于珍贵的化石材料，并且这些传统方法只能获取二维釉质厚度数据，而无法实现对直接反映实际釉质厚度的三维数据进行测量。随着中科院古脊椎所高精度CT设备的引进，在古脊椎所“一二三”规划重点培育方向“高精度CT、同步辐射技术在古脊椎动物学研究的应用”的指引之下，文章第一作者张立召探索利用研究所225kv显微CT设备对巨猿牙齿化石进行扫描，结合MIMICS和3-matic软件等逆向工程软件创建牙齿虚拟立体模型，实现了在不破坏化石的条件下同时测量牙齿的二维和三维釉质厚度，是利用CT技术测量化石灵长类釉质厚度在国内的首次应用。

　　该研究发现，巨猿的实测釉质厚度是目前所有已知现生和化石灵长类中最厚的，只有非洲粗壮的傍人、希腊的奥兰诺古猿以及南非早期人属成员与之接近。牙齿的相对釉质厚度指数考虑到了牙齿与身体大小的关联因素，研究结果显示巨猿的相对釉质厚度却低于傍人、奥兰诺古猿及南非早期人属，表明在相同的体型大小条件下，巨猿的牙齿釉质并不是最厚的。哪些现生和化石灵长类相对釉质厚度与巨猿接近呢?某些中新世古猿、南方古猿、东非早期人属、亚洲直立人以及现代人，甚至现生卷尾猴的相对釉质厚度指数与巨猿相近。

　　研究人员推测巨猿的厚釉质特征是适应当时生存环境及食性的结果。牙齿厚重的釉质层具有非常强的抗磨损功能，能适应长时间地咀嚼和研磨食物。结合牙齿的其他特征考虑，巨猿可能是坚定的素食主义者，栖息在亚热带森林环境中，长期以草类和各种果实为主要食物。巨猿的厚釉质可能是人类祖先的特征性状，与古人类、现代人一起继承了祖先的厚釉质特征，但随着时间的推移，因为气候变化、食性特化、体型庞大以及与古人类的生存竞争等等因素，巨猿最后走到了演化的终点——灭绝。

　　此项研究得到国家自然科学基金、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所“十二五”重点部署项目资助。

图1 巨猿牙齿研究材料

图2 巨猿牙齿二维与三维釉质厚度的测量

图4 巨猿与其他现生及化石灵长类牙齿平均釉质厚度比较

图5巨猿与其他现生及化石灵长类牙齿相对釉质厚度比较