龍牙，象征著力量、保護、堅韌和神秘。在希臘神話裏，伊阿宋將龍牙播種在地裏，這些龍牙變成了武裝戰士；在奇幻小說中，龍牙被用來制作強大的魔法武器；在遊戲裏，龍牙被用作制作強大藥水和魔法物品的材料……
它不僅存在於幻想的世界裏，也「存在」於真實的世界。有一種反坦克障礙物被稱為龍牙，是一種堅固的混凝土結構，用於阻擋敵方坦克和裝甲車輛的進攻。
其他龍的牙硬不硬不好說，畢竟不管是東方龍（loong），還是西方龍（恐龍另外再說）現實世界裏找不到。但有一種叫科莫多龍的「龍」，經過科學證實，它的牙是真的硬，因為牙裏面有一些「不同尋常」的東西。
巨型蜥蜴科莫多龍生活在印度尼西亞的科莫多島，專業稱之為科莫多巨蜥(Varanus komodoensis)，它是現存地球上最大的蜥蜴（雄性科莫多巨蜥最長可達3公尺），以其巨大的體型和致命的捕獵技巧而著稱。它的命名由來已久，1912年，第一支荷蘭探險隊登陸印尼的這座小島，帶回幾只被射殺的「怪獸」，將把它們命名為科莫多龍（Komodo Dragon）。
之前有研究證明科莫多巨蜥有毒，它顱骨的MRI掃描顯示下顎中存在兩個毒腺。然而，很少人了解它的尖牙。雅連·雷霸龍（Aaron LeBlanc）和他的研究團隊從各大自然歷史博物館和動物園收集了科莫多巨蜥的牙齒樣本。這些樣本包括骨骼標本和保存於液體中的牙齒。科學家們發現，這些牙齒不僅具有鋸齒狀邊緣，還覆蓋著一層獨特的橙色塗層。
這種橙色不僅在功能牙齒上明視訊記憶體在，在替換牙齒上也同樣明顯，這表明橙色並非進食而染色的結果。
功能牙齒指的是當前正在使用的、發揮實際功能的牙齒。替換牙齒指的是尚未替代功能牙齒的備用牙齒。對於科莫多巨蜥來說，它的新牙齒通常在舊牙齒的根部或側面開始發育。新牙齒逐漸成熟時會推動舊牙齒脫落，最終取而代之。這一過程確保了科莫多巨蜥始終有一套功能齊全的牙齒。
接下來，團隊使用掃描電子顯微鏡（SEM）和能量色散光譜（EDS）對牙齒樣本進行了詳細的分析。他們用樹脂將樣本固定，並在真空環境下進行處理。樣本被切割成薄片便於顯微鏡觀察。在SEM影像中，他們清晰地看到了牙齒表面一層明亮的塗層，這正是富含鐵質的塗層，厚度約為1-2微米。
為了更精確地測定牙齒塗層的成分，研究團隊使用了同步放射線X射線顯微熒光光譜（S-µXRF）和顯微繞射（S-µXRD）技術。這些技術幫助他們確認了牙齒塗層中的鐵質主要以六水合氧化鐵形式存在。這種成分在一些嚙齒類動物的牙齒塗層中也曾被發現，比如啃樹河狸的橙色大門牙。
最後，為了測量這些鐵質塗層的硬度，科學家們進行了奈米壓痕測試，測量牙齒不同部份的硬度和彈性模量。
在奈米壓痕測試中，橙色塗層區域的平均硬度測量值為6.8±0.3GPa（吉帕斯卡爾），彈性模量測量值為110±5GPa。而不含塗層的牙釉質區域的平均硬度測量值為6.0±0.2GPa，彈性模量測量值為100±4GPa。結果表明，橙色金屬塗層的存在確實增強了牙齒的硬度和剛性，使科莫多龍在捕食和撕裂獵物時更具優勢。
拿人類來做對比，根據之前的研究，人類牙釉質的硬度平均值為4.5±0.5GPa，彈性模量平均值為100±10GPa。可見，有了金屬塗層，確實加強了很多，起碼在硬度方面很明顯。
為什麽氫氧化鐵塗層可以增強牙齒硬度呢？
根據前面SEM和EDS分析顯示，塗層中的鐵氫氧化物分布均勻，並且與牙釉質緊密結合。這說明在牙齒表面沈積鐵氫氧化物時，這些顆粒與牙釉質之間形成了牢固的界面結合。這種界面結合透過化學鍵和物理嵌合增強了塗層與牙齒基質的附著力，從而提高了整體的機械強度。
其他蜥蜴牙齒上是不是也有橙色的鐵質塗層呢？
科學家調查了巨蜥屬（Varanus）和蜥蜴屬（Heloderma）的一些物種它們的牙齒，包括已經滅絕的遠古巨蜥。下圖是一個系統發育樹，展示了不同巨蜥物種之間的前進演化關系，並配有每種巨蜥和蜥蜴的牙齒照片。紅色分支表示具有明顯且持續存在的牙齒邊緣色素的物種；黑色分支表示沒有明顯色素的物種；藍色分支表示牙齒偶爾或不一致地出現色素的物種；橙色分支表示由於化石化作用，色素水平未知的物種。
由此可見，蜥蜴和蜥蜴之間牙齒差別還是蠻大的，不過普遍都有鋸齒結構。
那同是大型爬行動物的鱷魚呢？雅連·勒布在做實驗之前就想到了這點，雅連從動物園弄來了不同的幾只鱷魚脫落牙齒，又從加拿大艾爾伯塔省恐龍省立公園（Dinosaur Provincial Park）弄來了晚白堊紀時期的鱷魚化石牙齒。
鱷魚牙齒的結果和科莫多龍的不完全一樣。一樣的點在於，鱷魚牙齒樣本也顯示出富含鐵的特征。不一樣的點在於，這種塗層在牙齒表面分布不均勻，而且塗層厚度不如科莫多巨蜥。透過進一步的LA-ICP-MS分析，發現鱷魚牙齒的牙本質中鐵和鈣的濃度增加，但在外部牙釉質中未觀察到顯著的鐵濃度增加。
而在化石鱷魚牙齒樣本中（上圖的q、r），牙本質內的鈣和鐵訊號明顯增強，但在牙釉質中未見顯著鐵塗層，這可能是由於化石化過程掩蓋了這些特征，不太好說。總的來說，雖說它們都是大型爬行動物，而且都是狠家夥，但富鐵塗層在結構和化學成分上的顯著差異。
那恐龍的呢？
沒想到吧，科學家還弄來了暴龍和馳龍的牙齒！對它們的牙齒的微觀結構做了觀察，發現暴龍牙齒的鋸齒邊緣沒有顯著的鐵沈積，鐵主要集中在牙齒內部的牙本質區域，不過訊號不怎麽明顯。而且暴龍的琺瑯質呈波浪狀，這種波狀琺瑯質可能透過復雜的微裂紋路徑來阻止裂紋擴充套件，從而增強牙齒的耐用性。
不管在馳龍牙齒的鋸齒邊緣還是內部，都沒有檢測到顯著的鐵訊號。而且馳龍牙齒的琺瑯質相對簡單，多為平行晶體型琺瑯質（parallel crystallite enamel），與暴龍牙齒的波狀琺瑯質相比，結構較為單一。
無論是暴龍還是馳龍的牙齒，都沒有發現顯著的鐵沈積，這與科莫多龍牙齒中的鐵塗層形成了鮮明對比。可能是化石化過程掩蓋了這些訊號，或者這些恐龍在牙齒上沒有這種適應力。
雖說找不到鐵塗層，但根據測試，暴龍的琺瑯質和牙本質比科莫多巨蜥、密西西比鱷魚的相應區域硬度高出一倍，這可能是化石化的作用，所以活著的恐龍牙齒到底有多硬，這就不好說了。但肯定是硬的，至少比人的硬，畢竟微觀結構在那擺著。
龍牙，原來真的是硬！不愧為頂級獵食者！
參考文獻：
1.LeBlanc A R H, Morrell A P, Sirovica S, et al. Iron-coated Komodo dragon teeth and the complex dental enamel of carnivorous reptiles[J]. Nature Ecology & Evolution, 2024: 1-12.
出品：科普中國
作者：蘇澄宇（科普創作者）
監制：中國科普博覽
