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巨牙鯊，又名巨齒鯊，學名是Carcharodon megalodon，希臘文意指巨大的牙齒。它是史前巨大的鯊魚，相信生存於二千萬至一千二百萬年前。

巨牙鯊只是從牙齒化石及一些脊椎化石中推斷出來的生物。與其他現代鯊魚相似，牠的骨骼是軟骨而非骨頭，形成骨骼化石紀錄的缺乏。但是，巨牙鯊約過百的大型堅硬琺瑯質牙齒則保存了很久。這些牙齒與大白鯊的牙齒相似，且約為7吋長（最大傾斜長度）。最近研究指牠是大白鯊的近親。這個近親論說卻不斷被受質疑，認為牙齒的類似是因趨同演化的緣故。無論如何，這種以牙齒推論的方法使我們可以知道這種生物在史前是巨大體型的獵食者。

據估計，巨牙鯊最大的體型為18公尺長。而過往認為是20公尺長的估計則被認為並不準確。從這種身型來看，巨牙鯊的重量估計達至60噸。假設以大白鯊的新陳代謝作比例，牠估計平均每天需要攝取牠體重五十分一（即2400磅）的食物。從已知的史前食物鏈來看，一般都相信牠會以鯨魚作為糧食。

分類爭議
於1995年，有建議將巨牙鯊分類於另一個新的屬中，稱為古鯊屬。但是到目前為止，仍未能就分類的問題上作出解決。很多古生物學者主張分類為古鯊屬，而另一些有海洋生物學背景的學者則堅持巨牙鯊與大白鯊的關係，而分類為噬人鯊屬。主張古鯊屬的學者認為巨牙鯊的祖先應為於始新世的Otodus obliquus，而大白鯊的祖先則為Isurus hastilis。

滅絕理論
巨牙鯊獵食鯨魚的想像圖由於巨牙鯊主要以鯨魚為糧食，因兩極的海水變冷而不適合巨牙鯊生存，鯨魚因而可以逃避巨牙鯊的捕獵，令巨牙鯊缺乏食物而滅絕。其他解釋指任何對食物鏈的影響，都會將龐大新陳代謝需求的獵食者淘汰。有些則指巨牙鯊仍未滅絕，仍然在今天生存。

後代
當大部份主流的專家都認為巨牙鯊已經滅絕，但仍有人認為巨牙鯊的後代仍然存在，但證據仍似乎較缺乏及含糊。有指從挑戰者號發現的巨牙鯊牙齒化石表面所積聚的錳，推算出巨牙鯊應在10,000至15,000年前依然生存。但卻亦有指這種估計是不準確的，認為巨牙鯊在上新世之後的估計是根據過時的測試方法。而更有指出巨牙鯊可能是沿岸的鯊魚，在深海生存的可能性微乎其微。一些其他將疑似鯊魚的大型生物當作是巨牙鯊的報告，多是將姥鯊科、鯨鯊科或其他大型的生物誤認為巨牙鯊。