La dentición era igualmente especializada. Los dientes eran grandes, gruesos, recurvados y profundamente implantados, con secciones más robustas que las de muchos otros terópodos. Estas piezas no solo cortaban tejidos, sino que podían soportar cargas suficientes para perforar y fracturar huesos. La mandíbula inferior era profunda y proporcionaba amplias superficies para la inserción de la musculatura aductora, responsable del cierre mandibular. Las regiones temporales posteriores estaban muy desarrolladas, permitiendo alojar grandes masas musculares relacionadas con una de las mordidas más potentes conocidas entre vertebrados terrestres.
El cráneo también muestra importantes cambios durante la ontogenia. Los individuos juveniles poseían cabezas relativamente más estrechas, dientes más delgados y proporciones más gráciles, mientras los adultos desarrollaban un cráneo progresivamente más ancho, robusto y resistente. Esto sugiere diferencias en la alimentación y en el tipo de presas explotadas a distintas edades. En conjunto, el cráneo de Tyrannosaurus rex representa una especialización extrema hacia la captura, trituración y consumo de tejidos resistentes, combinando potencia muscular, dientes robustos y una arquitectura ósea preparada para soportar cargas mecánicas excepcionales.
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