近日，中国科学院古脊椎动物与古人类研究所胡晗研究员团队与美国蒙大拿州立大学（Montana State University）David Varricchio教授、美国克莱蒙特学院（Claremont College）Ashley Heers教授组成的中美联合研究团队共同完成了伤齿龙类恐龙伤齿龙（Troodon formosus）目前最为完整的前肢三维重建。研究团队借助扫描技术与美国蒙大拿州洛基山博物馆（Museum of the Rockies, Bozeman, Montana）馆藏三维保存的伤齿龙前肢标本，建立了具有代表性的前肢模型。该前肢模型随后被应用于分析运动范围（range of motion, ROM），为这一晚白垩世兽脚类恐龙前肢的潜在用途与捕食策略提供了新线索。相关研究成果在线发表于国际学术期刊《PeerJ》。
图1. 伤齿龙前肢三维重建结果
伤齿龙（Troodon）是北美洲最早被描述命名的恐龙之一。自该物种被发现以来的 170 余年间，大量该物种的化石标本陆续被研究人员采集，包括以复杂形式保存的化石蛋群与巢穴，表明伤齿龙可能具备一定的“摆放”蛋的能力。此外，与其他兽脚类恐龙类似，伤齿龙也可能使用其前肢辅助狩猎。鉴于伤齿龙在演化上与鸟类的亲缘关系十分密切，更好地理解其前肢功能也有助于理解鸟类的起源与演化。虽然已有大量的伤齿龙化石材料出土，但仍缺乏完整的前肢标本，使得有关巢穴护理、狩猎策略、演化关系的假说难以得到直接检验。借助近年来发展的三维扫描技术与数字模型技术，本研究利用以往难以开展定量分析的化石材料复原了成年伤齿龙的前肢，并开展了关节活动范围分析，将其运动能力与以往研究过的多种兽脚类恐龙进行比较。结果显示伤齿龙各关节的屈曲幅度大于伸展幅度，与近缘类群表现一致。但其手部（manus）伸展幅度高于部分近缘类群。此外，其肱骨形态也呈现出与更为基干的兽脚类恐龙的趋同演化。
图2. 重建的伤齿龙前肢在完全屈曲（a, b）与完全伸展（c, d）状态下
研究所使用的三维保存标本由本文第一作者、中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士研究生Michael Serio在其硕士研究阶段于落基山博物馆（Bozeman, Montana）完成三维扫描并建立数字模型。随后，这些数字模型按照与完整肱骨相对应的比例进行了缩放，从而创建了一个具有代表性的成年伤齿龙前肢模型。研究人员进一步将每一个关节处的骨头通过数字方式相互关联，建立一个数字化的“木偶模型”用以测量每个关节的运动范围。结果显示虽然伤齿龙可能无法通过单侧前肢完成对蛋的操控，但其仍具有超出预期的高伸展范围。这一特征未出现在其他近缘类群中，但却接近体型更大的宏捕食性（macro-predatory）兽脚类恐龙。
图3. 肱骨形态对比：a) 异特龙（Allosaurus），b) 恐爪龙（Deinonychus），c) 始祖鸟（Archaeopteryx），d) 戈壁猎龙（Gobivenator），e) 伤齿龙（Troodon）(本研究).
进一步将伤齿龙肱骨形态与其他兽脚类进行比较发现，其形态同样与部分近缘类群存在差异。伤齿龙肱骨的三角胸嵴（deltopectoral crest）明显大于多数伤齿龙类及近鸟类（paravian）成员，反而与异特龙（Allosaurus）等更大型兽脚类更为相似。这一特征提示，伤齿龙在捕食时可能比其近缘类群更积极地使用前肢，其前肢可能具备抓握挣扎中的猎物的力量，甚至可能在制服猎物的过程中占据主导作用，类似于大盗龙类（Megaraptora）这一类群被推测具有的特性。
图4. 数字化关节构建示意图
本研究揭示了伤齿龙（T. formosus）前肢的功能特化，并对其捕食与繁殖相关行为提供了新的线索。未来仍有待更多的材料与研究用于增加我们对伤齿龙这一物种的认识，并解释其相较于其他近缘类群的特殊性。
本论文第一作者与通讯作者为中国科学院古脊椎动物与古人类研究所博士研究生Michael Serio。本研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、ANSO青年英才奖学金（ANSO Scholarship for Young Talents）、Jack Horner古生物学奖学金（由Gerry Ohrstrom捐赠）以及古生物学会学生研究基金（Paleontological Society Student Research Grant）等项目资助。
