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霸王龙骨骼中发现的血管正在改写恐龙科学

恐龙DNA或许仍遥不可及,但科学家们正在揭示几乎同样令人兴奋的事物——隐藏在化石骨骼内部的古老血管。在一头昵称为“Scotty”的巨大霸王龙体内,研究人员在一根肋骨中发现了一套保存完好的血管网络,该肋骨曾在6600万年前发生骨折并开始愈合。利用粒子加速器产生的强大同步辐射X射线,研究人员得以在不破坏致密化石的情况下探查其内部,揭示了由愈合过程留下的错综复杂的富铁结构。

我们对恐龙的了解大多来自骨骼和牙齿化石。这些坚硬的遗骸保存完好,但它们对这些动物实际生活方式的揭示十分有限。

另一方面,软组织能揭示更多信息。这些罕见的化石材料包括肌肉和韧带、色素甚至皮肤(如鳞片或羽毛)。它们提供了关于外貌、运动和行为的重要线索。

另一种有时保存在骨骼内部的软组织是血管。我和我的研究团队在一块霸王龙化石中识别出了保存完好的血管,我们的发现最近发表在《科学报告》上。

始于物理学的发现

作为里贾纳大学的一名物理专业本科生,我加入了一个使用粒子加速器研究化石的研究小组。在那段时间里,我使用先进的三维成像技术检查了一块霸王龙骨骼,并注意到了看起来像血管的结构。

将近六年后,我现在正在攻读博士学位,继续应用基于物理学的方法来改进化石的分析方式。

 

有史以来发现的最大霸王龙

这些保存下来的血管来自一个被称为“斯科蒂”的非凡标本。斯科蒂馆藏于加拿大皇家萨斯喀彻温博物馆,是迄今为止发现的最大霸王龙,也是保存最完整的标本之一。

证据表明,斯科蒂在大约6600万年前过着艰难的生活。它的许多骨骼显示出受伤的迹象,可能源于与另一只恐龙的搏斗或疾病。一根肋骨尤为引人注目,显示出巨大的骨折,且仅部分愈合。

当骨骼受损时,身体会增加受损区域的血管活动以支持愈合。我们在斯科蒂肋骨中观察到的结构似乎是这一过程的一部分,形成了一个密集的矿化血管网络,我们利用三维模型对其进行了重建。

先进成像技术揭示隐藏结构

研究化石骨骼内部存在两大挑战。首先,研究人员需要在不损坏标本的情况下观察其内部。其次,化石骨骼非常致密,因为数百万年来矿物质已经取代了原本的有机物质。

 

我们最初考虑使用计算机断层扫描(CT),类似于医学中使用的扫描。虽然这种方法是无损的,但标准的CT扫描仪无法穿透大型化石的致密结构。

相反,我们转而使用同步辐射光,这是一种在专门的粒子加速器设施中产生的强力高强度X射线。这项技术使我们能够以惊人的JianCe度观察到血管等微小的内部特征。

同步辐射成像还使得分析这些结构的化学成分成为可能。这些血管以富铁矿化铸型的形式保存下来,这是一种常见的化石化过程。有趣的是,它们出现在两个不同的层中,反映了导致其保存的复杂环境历史。

血管揭示了关于恐龙生活的什么信息

斯科蒂肋骨上部分愈合的骨折为研究霸王龙如何从伤病中恢复提供了一个难得的机会。通过检查保存下来的血管,研究人员可以深入了解大型食肉恐龙的愈合过程和生存策略。

这项工作也可能为与其他恐龙物种以及与现代动物(如鸟类,它们与恐龙亲缘关系密切)进行比较提供基础。

这些发现也可能指导未来的化石发现。显示出受伤或疾病迹象的骨骼可能更有可能保存血管或其他软组织,从而帮助科学家锁定有潜力的标本。

结合物理学、古生物学和先进成像技术,研究人员正开始揭示那些曾经被认为无法研究的恐龙生物学细节。