南威尔士新发现：成像技术揭示恐龙食肉新真相

成像技术彻底革新了古生物学，使科学家能够研究埋藏在岩石深处或太小而无法处理的化石。我参与的两项最新研究展示了这项技术的潜力，其中一项发现了一种新的恐龙物种，它在数亿年前与其他肉食动物共同生活时显得特别巨大。

在第一项研究中，我的同事和我调查了一块化石下颌骨的印记，该印记在1899年被描述为可能来自一种恐龙。由于其年龄（2.03亿年前），该标本作为一种潜在的异常大型早期肉食性恐龙，显得尤为重要。

恐龙起源于三叠纪时期，距今约2.52亿至2.01亿年前，但一般来说，肉食性恐龙的体型通常不超过3米，体重不超过一只德国牧羊犬。我们知道1899年的标本来自南威尔士卡迪夫附近的晚三叠纪，显示出一种古老动物的下颌和肉食性牙齿，可能来自一种长度超过五米的动物。

自1899年以来，这个标本并没有受到太多研究，因为它仅由岩石中的印记组成。在发现时，这块岩石被劈开，露出了下颌的内外印记，包含16颗牙齿和牙槽。但原来的骨骼材料已经不存在了。

传统上，古生物学家会使用石膏或某种柔性塑料对标本进行制作铸模，但这种制作可能会损坏脆弱的化石。因此，该标本在博物馆中存放了超过一个世纪。

我们应用了一种新的但简单的方法来获取3D模型，称为摄影测量。这包括拍摄大量自然岩石模具的照片，然后使用3D建模软件将它们拼接在一起，类似于许多智能手机上的全景功能，可以将广阔景观的照片合并在一起。

生成的3D下颌模型可以从各个角度查看并旋转，这使得研究起来比岩石模具容易得多。

该方法对独特的化石标本没有造成任何损害，并且可以与其他科学家分享，以便进行进一步的研究。在这种情况下，自然岩石模具非常详细，保留了骨头内血管和神经通道的信息，甚至牙齿切割边缘的锯齿状。

我们将其与其他恐龙化石进行了比较，确定它来自于一种与双脊龙相似的恐龙，生活在2亿到1亿7400万年前的早侏罗纪。但它比双脊龙早了1000万年，是一个全新的属和种。

我们将其命名为牛顿龙（Neotonsaurus cambrensis），以纪念埃德温·图利·牛顿，他在1899年首次研究了它。下颌骨表明这是一种原本长达5-7米的大型双足食肉动物，具有抓握的手和强大的下颌。

在第二项研究中，我们扫描了一个微小的爬行动物骨骼，同样来自三叠纪岩石。这个化石是在德文郡发现的，年龄比前者早了4000万年，达到了2亿4300万年。

2015年发现时，收藏者罗布·科拉姆试图用传统方法清理这个微小的骨骼，用细针去除沙粒。然而，由于标本的微小尺寸，头骨仅1厘米，牙齿每毫米三颗，这让清理工作变得不可能。

我们首先使用常规微型CT扫描仪进行了CT X射线扫描，并进行了详细的3D重建。但细节仍然不够，因此我们随后在法国格勒诺布尔的欧洲同步辐射中心进行了扫描，以便每颗牙齿和许多其他结构都能被详细呈现。同步辐射产生的光束极其强烈，科学家们利用它来研究微小物质。

扫描和重建告诉我们，这种小爬行动物，我们称之为Agriodontosaurus，是一种以昆虫为食的动物。它与像蟑螂一样大的虫子搏斗，用它那宽大的凿子状牙齿咬碎它们的外壳。

虚拟古生物学

CT扫描在古生物学中已经非常普遍，数百台扫描仪已安装在大学和博物馆的研究部门。

在Agriodontosaurus的研究中，CT扫描让我们清楚地看到了骨骼的紧密和松散区域，以及牙齿的附着点。

现在，3D数字模型让科学家能够观察骨骼和贝壳内部，揭示隐藏的解剖信息。例如，几种有壳生物，如菊石和有孔虫，在其一生中从单一壳室发展而来，随着它们新的生活室的形成而不断向外盘旋。整个发育历史都在成年壳内，可以通过扫描将其解剖出来。

化石的数字模型也可以用于功能实验。例如，可以分析头骨的机械特性，模拟动物下颚与头骨的铰接位置，重建其肌肉，并计算其咬合力值。这告诉我们，霸王龙的咬合力值可以达到50,000牛顿，相当于5吨的力量。

另一种方法，有限元分析，允许古生物学家测试骨骼或头骨对压缩和拉伸的反应。这些生物工程研究表明，例如，掠食性恐龙通常不擅长与猎物纠缠，它们捕猎时主要依靠上下直咬，而不是扭转和转动。

这就是虚拟古生物学的新天地。让我们看看它将带我们去往何方。