现存猫科动物的磨牙根横截面形态与饮食

《American Journal of Biological Anthropology》：Molar Cervical Root Cross-Sectional Morphology and Diet in Extant Catarrhines

　　本研究通过微CT扫描分析11属猫猴科灵长类右颌臼齿根部横截面，探讨牙本质分布与饮食及咀嚼功能的关系。结果表明，不同饮食类型的灵长类在根部横截面牙本质面积及第二矩分布上存在显著差异，硬质食物摩擦灵（如Cercocebus）牙本质分布更偏向唇舌向，而软质水果摩擦灵（如Pan）则呈现相反趋势，验证了根部形态对功能及饮食的适应性。

　　牙齿的形态和结构在理解灵长类动物的咀嚼功能以及它们所摄取的食物类型中具有重要作用。传统的研究主要关注牙齿冠部的形态，而较少探讨牙齿根部的结构与功能之间的关系。本研究旨在通过分析现存灵长类动物下颌磨牙根部颈区的横截面，探讨其是否能够反映食物类型和咀嚼功能的差异。研究结果表明，牙齿根部颈区的形态特征可以作为评估牙齿功能和食物特性的有效指标，特别是在分析以果实为主的灵长类动物时。

研究采用微CT扫描技术，对11个灵长类属的188颗下颌磨牙（包括M1、M2和M3）进行了分析。这些牙齿来自不同家族的灵长类动物，涵盖了从3000万年前分化的两个主要类群：Hominoidea（人科）和Cercopithecoidea（猴科）。牙齿根部颈区的横截面能够提供关于牙齿承受力的直接信息，而这种信息在传统的牙齿冠部分析中可能难以获取。通过分析根部颈区的横截面积和第二矩形矩（I_x和I_y）的比值，研究揭示了牙齿根部形态与食物类型之间的显著关联。

在方法上，研究人员首先通过微CT扫描获取牙齿的三维数据，并对这些数据进行图像处理，以确定根部颈区的横截面。随后，利用ImageJ软件对横截面进行测量，获取了牙齿根部的横截面积（DA）以及I_x和I_y等参数。为了减少样本量不均衡对分析结果的影响，研究者将所有牙齿的数据合并处理，并进行了非参数检验，如Kruskal-Wallis检验和Wilcoxon秩和检验。这些方法的结合有助于更全面地分析牙齿根部形态与食物类型的潜在联系。

分析结果显示，牙齿根部颈区的横截面积与下颌长度之间存在强相关性，且这种相关性在不同食物类型的灵长类动物中表现出显著差异。例如，软体果实食者（Soft object frugivores）与硬体果实食者（Hard object frugivores）在横截面积上存在明显区别，而杂食者（Omnivores）则表现出与软体果实食者和硬体果实食者不同的模式。此外，I_x/I_y的比值也显示了显著的差异，表明牙齿根部的材料分布与食物类型密切相关。

这些结果表明，牙齿根部颈区的形态可以作为判断灵长类动物食物类型和咀嚼功能的重要依据。尽管牙齿根部颈区的形态不能完全替代牙齿冠部的分析，但其提供的信息具有独特价值，尤其是在处理受损化石材料时。此外，牙齿根部的形态可能与牙齿发育过程中的某些关键因素有关，例如牙本质形成过程中基因调控的作用，这使得根部形态成为研究牙齿适应性的重要工具。

研究还探讨了性别对牙齿根部形态的影响。虽然性别差异在牙齿根部横截面积上表现出一定趋势，但这种差异在不同牙齿位置上并不一致。例如，在M3（第三磨牙）中，雌性个体的牙本质面积略高于雄性个体，但这种差异并不显著。这表明牙齿根部的形态可能更多地受到食物类型的影响，而不是性别差异。此外，研究还指出，牙齿冠部与根部之间的形态可能具有密切的联系，但这种联系在不同食物类型的灵长类动物中可能表现出不同的模式。

在讨论部分，研究者指出，尽管牙齿根部颈区的横截面积和I_x/I_y比值能够反映食物类型的影响，但这些指标在某些情况下可能受到其他因素的干扰。例如，牙齿根部的形态可能与牙髓腔的大小和形状有关，而牙髓腔的差异可能掩盖了某些食物类型对牙齿根部形态的直接影响。因此，未来的研究需要进一步探讨牙齿根部与牙髓腔之间的关系，以更准确地理解牙齿形态与食物适应性的联系。

此外，研究还提到，牙齿根部的形态分析在评估灵长类动物的进化关系和分类学特征方面具有潜力。例如，某些灵长类动物的牙齿根部形态可能与它们的食性或生态位有关，而这种关系可能在牙齿冠部的分析中难以察觉。因此，牙齿根部的形态分析可以为理解灵长类动物的进化历史和生态适应性提供新的视角。

研究的结论强调了牙齿根部颈区在分析灵长类动物食物适应性和咀嚼功能中的重要性。尽管本研究的样本量相对较小，且主要集中在Hominoidea和Cercopithecoidea两个家族，但其结果表明，牙齿根部的形态特征能够提供关于牙齿功能和食物类型的有用信息。未来的研究应扩大样本量，包括其他灵长类家族如Strepsirrhini（原猴类）和Platyrrhini（狭鼻小目），以更全面地了解牙齿形态在灵长类动物中的适应性模式。同时，增加样本的多样性也有助于更好地理解牙齿形态与食物类型之间的关系，特别是在研究化石灵长类动物时，这种信息可以为重建其生态背景提供重要依据。