大白鲨随着年龄增长，会长出一种全新的牙齿，用于切割骨骼
大白鲨随着年龄增长，会长出一种全新的牙齿，用于切割骨骼。图片来源：uux.cn/Terry Goss，CC BY 2.5
（神秘的地球uux.cn）据《对话》（艾米丽·亨特，大卫·劳本海默，埃塞基尔·M·马尔齐内利）：大白鲨是进化工程的杰作。这些美丽的掠食者轻松滑行于水中，每一次缓慢而有目的的强壮尾巴扫动都驱动着一具专门追求隐匿、速度和效率的身体。从上方看，它深邃的背部融入深蓝色的海水中，而从下方则隐没在阳光下的水面。
瞬间，平静的滑翔爆发成攻击，速度超过60公里每小时，流线型如鱼雷般的身躯几乎无阻力地划破水面。随后，它最具标志性的特征显现出来：一排排锋利的牙齿，经过精心磨砺，准备在食物链顶端生存。
科学家们长期以来一直对大白鲨牙齿充满兴趣。几个世纪以来，化石标本被收集，宽阔的锯齿状牙齿结构在现代鲨鱼的颚和咬痕中极易辨认。
但直到现在，关于这些完美形状结构最迷人的方面之一——它们如何在下颌变化，以及动物一生中不断变化的需求——所知甚少。我们发表在《生态与进化》上的新研究，旨在回答这个问题。
从针状牙齿到锯齿状刀片
不同鲨鱼种类进化出了适合其饮食需求的牙齿，如用来抓取滑溜鱿鱼的针状牙齿;用来压碎贝类的宽大扁平臼齿;以及用于切割肉体和海洋哺乳动物脂肪的锯齿状刀片。
鲨鱼牙齿也是一次性的——它们一生中不断更换，就像传送带大约每隔几周推出一颗新牙齿一样。
大白鲨以其大型、三角形、锯齿状的牙齿闻名，非常适合捕捉和捕食海豹、海豚和鲸鱼等海洋哺乳动物。但大多数幼年海豹并不会一开始就猎杀海豹。事实上，它们主要以鱼和鱿鱼为食，通常直到大约3米长时才开始将哺乳动物纳入饮食。
这引出了一个有趣的问题：从传送带上脱落的牙齿是否会随着不同发育阶段饮食的具体挑战而变化，就像进化会产生与不同物种饮食相匹配的牙齿一样？
以往的研究往往关注少量牙齿或单一生命阶段。缺少的是对牙齿形状变化的完整、全下颌视野——不仅是上下颌，还包括从口腔前部到口腔后部，从幼虫到成齿。
牙齿在一生中会发生变化
当我们检查近100条大白鲨的牙齿时，出现了明显的图案。
首先，牙齿形状在下颌处发生了显著变化。每侧前六颗牙齿相对对称且呈三角形，非常适合抓取、刺穿或切割猎物。
但第六颗牙齿之后，形状会发生变化。牙齿变得更刀锋，更适合撕裂和剪切肉体。这一过渡标志着下颌功能上的分化，不同牙齿在进食过程中扮演不同角色，就像我们人类口腔前部有门牙，后面有臼齿一样。
更引人注目的是鲨鱼成长过程中发生的变化。体长约3米的白鲨会经历一次重大的牙齿变化。幼牙较细，常在牙齿基部有小侧突，称为牙尖，有助于抓住鱼和鱿鱼等小而滑的猎物。
当鲨鱼接近3米时，这些尖头消失，牙齿变得更宽、更粗且锯齿状。
在许多方面，这一转变反映了生态的转折点。幼鲨依赖鱼类和小型猎物，这些猎物需要精准且能抓住较小的身体。大型鲨鱼越来越多地以海洋哺乳动物为目标：这些大型、移动速度快的动物，需要切割力而非抓握力。
一旦大白鲨达到这个大小，它们会发展出一种全新的牙齿风格，能够切割致密的肉体甚至骨头。
有些牙齿更为突出。下颌两侧的前两颗牙齿，也就是中央的四颗牙齿，基部明显更粗。这些似乎是主要的“冲击”牙齿，负责承受最初咬合的力量。
而第三和第四颗上排牙齿略短且呈倾斜，表明其在抓捕挣扎猎物时扮演特殊角色。它们的大小和位置也可能受到头骨结构及嗅觉关键感官组织位置的影响。
我们还发现上下颌之间存在一致的差异。下牙形状适合抓取和固定猎物，而上牙则设计用于切割和肢解——这是一种协调系统，将大白鲨的咬合转化为高效的觅食工具。
一个充满獠牙的人生故事
这些发现共同讲述了一个引人入胜的故事。
大白鲨的牙齿不是静态武器，而是鲨鱼生活方式变化的活记录。持续更换可以补偿牙齿的缺失和损伤，但同样重要的是，能够通过设计更新追踪饮食变化到发育过程。
这项研究帮助我们更好地理解大白鲨如何成功成为顶级掠食者，以及它们的觅食系统如何在生命周期中被精细调谐。
它还强调了将动物作为动态有机体研究的重要性，这些生物既受生物学又受行为影响。归根结底，大白鲨的牙齿不仅揭示了它的觅食方式——它们揭示了它生命中每个阶段的身份。
