纳米尺度化学层析成像揭示了恐龙化石牙齿中的有机与无机团簇

矿化牙体组织通过生物矿化过程形成，该过程涉及羟基磷灰石（HAP）纳米尺度晶粒的生长与自组织。关于Mg或Na等元素如何掺入HAP晶粒之间的有机物中，或进入晶粒结构内部并影响HAP的成核与生长，仍有许多问题尚未解决。在本研究中，我们对一枚保存完好的、距今约1.5亿年的布兰卡氏巨龙（Giraffatitan brancai）蜥脚类恐龙牙齿进行了结构与组成表征，尺度范围从毫米级延伸至近原子尺度，揭示了Mg在HAP晶粒边界处的纳米尺度富集，同时发现了由成岩作用产生的F。在HAP晶粒内部及其晶粒边界处，有机物形成团簇；我们推测，这些团簇有助于牙齿的快速生长。此外，在整个牙釉质结构中还发现了出乎意料的Cu₃As颗粒。这些元素在牙本质中并不存在，而牙本质表现为空的牙本质小管，这表明它们是在牙齿生长过程中被整合进去的。我们的多尺度分析为重新审视生物矿化与化石化过程的相关方面提供了新的信息。

矿化牙体组织通过生物矿化过程形成，该过程涉及羟基磷灰石（HAP）纳米尺度晶粒的生长与自组织。关于镁（Mg）或钠（Na）等元素如何被整合到HAP晶粒之间的有机物中，或进入晶粒结构内部并在其中影响HAP的成核与生长，仍存在诸多未解问题。在本研究中，我们对一枚保存完好的、距今约1.5亿年的蜿龙（Giraffatitan brancai）蜥脚类恐龙牙齿进行了从毫米尺度到近原子尺度的牙釉质结构与成分 mapping，揭示了Mg在HAP晶粒边界处的纳米尺度富集，同时发现了由成岩作用产生的F。在HAP晶粒内部及其晶粒边界处，有机物形成团簇；我们认为，这些团簇可能有助于牙齿的快速生长。此外，在整个牙釉质结构中还发现了出乎意料的Cu₃As颗粒。这些元素在牙本质中并不存在，而牙本质表现为空的牙本质小管，这表明它们是在牙齿生长过程中整合进入其中的。我们的多尺度分析提供了新的信息，促使人们重新思考生物矿化与化石化过程的相关方面。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.06.749662v1?rss=1

🏷️ 生物矿化 羟基磷灰石 恐龙化石 牙齿组织 纳米尺度成像