大白鯊隨著年齡增長(zhǎng)，長(zhǎng)出致命的新型牙齒

大白鯊是進(jìn)化工程的杰作。這些美麗的掠食者輕松滑行于水中，每一次緩慢而有節(jié)奏的強(qiáng)壯尾巴掃動(dòng)，都驅(qū)使著一具專門追求隱匿、速度和效率的身體。

從上方看，它深色的背部與深藍(lán)色的海水融為一體，而從下方看，它蒼白的腹部則消失在陽(yáng)光下的水面。

瞬間，平靜的滑翔爆發(fā)成攻擊，速度超過(guò)每小時(shí)60公里，流線型魚雷般的身軀幾乎沒(méi)有阻力地劃破水面。然后它最具標(biāo)志性的特征顯現(xiàn)：一排排鋒利的牙齒，經(jīng)過(guò)精心磨礪，專為食物鏈頂端的生活而打造。

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科學(xué)家們長(zhǎng)期以來(lái)一直對(duì)白鯊牙齒充滿興趣。化石標(biāo)本已被收集了數(shù)百年，寬闊的鋸齒狀牙齒結(jié)構(gòu)在當(dāng)代鯊魚的顎和咬痕中易于辨認(rèn)。

但直到現(xiàn)在，關(guān)于這些完美形狀結(jié)構(gòu)最迷人的方面之一，令人驚訝的是，人們知之甚少：它們?nèi)绾卧陬M骨上變化，并隨著動(dòng)物一生中不斷變化的需求而變化。我們的新研究發(fā)表在《生態(tài)與進(jìn)化》上的文章，旨在回答這個(gè)問(wèn)題。

從針狀牙齒到鋸齒狀刀片

不同鯊魚物種進(jìn)化出了適合其飲食需求的牙齒，例如用來(lái)抓取滑溜的魷魚的針狀牙齒;寬大扁平的臼齒用于壓碎貝類;鋸齒狀刀片用于切割肉體和海洋哺乳動(dòng)物脂肪。

鯊魚牙齒也是一次性的——它們一生中不斷更換，就像傳送帶大約每隔幾周推出一顆新牙齒一樣。

大白鯊以其大型、三角形、鋸齒狀的牙齒聞名，非常適合捕捉和捕食海豹、海豚和鯨魚等海洋哺乳動(dòng)物。

但大多數(shù)幼年海豹并不會(huì)一開始就獵殺海豹。事實(shí)上，它們主要以魚和魷魚為食，通常直到大約3米長(zhǎng)時(shí)才開始將哺乳動(dòng)物納入飲食。

這引出了一個(gè)有趣的問(wèn)題：從傳送帶上脫落的牙齒是否會(huì)隨著不同發(fā)育階段飲食的具體挑戰(zhàn)而變化，就像進(jìn)化會(huì)產(chǎn)生與不同物種飲食相匹配的牙齒一樣？

以往研究被照料焦點(diǎn)在少量牙齒或單一生命階段。缺少的是對(duì)牙齒形狀變化的完整、全下頜視野——不僅是上下頜，還包括從口腔前部到口腔后部，從幼蟲到成齒。

牙齒在一生中會(huì)發(fā)生變化

當(dāng)我們檢查近100條大白鯊的牙齒時(shí)，出現(xiàn)了明顯的圖案。

首先，牙齒形狀在下頜處發(fā)生了顯著變化。每側(cè)前六顆牙齒相對(duì)對(duì)稱且呈三角形，非常適合抓取、刺穿或切割獵物。

但第六顆牙齒之后，形狀會(huì)發(fā)生變化。牙齒變得更刀鋒，更適合撕裂和剪切肉體。這一過(guò)渡標(biāo)志著下頜功能上的分化，不同牙齒在進(jìn)食過(guò)程中扮演不同角色，就像我們?nèi)祟惪谇磺安坑虚T牙，后面有臼齒一樣。

更引人注目的是鯊魚成長(zhǎng)過(guò)程中發(fā)生的變化。體長(zhǎng)約3米的白鯊會(huì)經(jīng)歷一次重大的牙齒變化。幼牙較細(xì)，常在牙齒基部有小側(cè)突，稱為牙尖，有助于抓住魚和魷魚等小而滑的獵物。

當(dāng)鯊魚接近3米時(shí)，這些尖牙消失，牙齒變得更寬、更粗且鋸齒狀。

在許多方面，這一轉(zhuǎn)變反映了生態(tài)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。幼鯊依賴魚類和小型獵物，這些獵物需要精準(zhǔn)且能抓住較小的身體。大型鯊魚越來(lái)越多地以海洋哺乳動(dòng)物為目標(biāo)：這些大型、移動(dòng)速度快的動(dòng)物，需要切割力而非抓握力。

一旦大白鯊達(dá)到這個(gè)大小，它們會(huì)發(fā)展出一種全新的牙齒風(fēng)格，能夠切割致密的肉體甚至骨頭。

有些牙齒更顯眼。下頜兩側(cè)的前兩顆牙齒，即中央四顆牙齒，基部明顯較粗。這些似乎是主要的“爆牙”，負(fù)責(zé)承受最初咬合的力量。

與此同時(shí)，第三和第四顆上排牙齒略短且呈角度，表明它們?cè)谧ゲ稈暝墨C物時(shí)扮演著特殊角色。它們的大小和位置也可能受到底層頭骨結(jié)構(gòu)及與嗅覺(jué)相關(guān)的關(guān)鍵感覺(jué)組織位置的影響。

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我們還發(fā)現(xiàn)上下頜骨之間有一致的差異。下牙設(shè)計(jì)用于抓取和固定獵物，而上牙則設(shè)計(jì)用于切割和肢解——這是一種協(xié)調(diào)系統(tǒng)，將大白鯊的咬合轉(zhuǎn)化為高效的覓食工具。

一個(gè)充滿獠牙的人生故事

這些發(fā)現(xiàn)共同講述了一個(gè)引人入勝的故事。

大白鯊的牙齒不是靜態(tài)武器，而是鯊魚生活方式變化的活記錄。持續(xù)置換可以補(bǔ)償牙齒的缺失和損傷，但同樣重要的是，能夠進(jìn)行設(shè)計(jì)更新，追蹤飲食變化與發(fā)育。

這項(xiàng)研究幫助我們更好地理解大白鯊如何成功成為頂級(jí)掠食者，以及它們的覓食系統(tǒng)如何在生命周期中被精細(xì)調(diào)諧。

它還強(qiáng)調(diào)了將動(dòng)物作為動(dòng)態(tài)有機(jī)體研究的重要性，這些生物既受生物學(xué)又受行為影響。歸根結(jié)底，大白鯊的牙齒不僅揭示了它的覓食方式——它們揭示了它生命中每個(gè)階段的身份。

艾米麗·亨特生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士候選人，悉尼大學(xué);大衛(wèi)·勞本海默倫納德·P·烏爾曼營(yíng)養(yǎng)生態(tài)學(xué)講席教授，查爾斯·珀金斯中心營(yíng)養(yǎng)主題負(fù)責(zé)人，悉尼食品與營(yíng)養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)主席，悉尼大學(xué)， 和埃塞基爾·M·馬爾齊內(nèi)利理學(xué)院副教授，悉尼大學(xué)

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