Mae siarad am ddannedd mewn pobl yn aml yn gysylltiedig â pydredd, bresys a sadistiaid mewn cotiau gwyn sydd ond yn breuddwydio am wneud gleiniau allan o'ch dannedd. Ond jôcs o'r neilltu, oherwydd heb ddeintyddion a rheolau hylendid y geg sefydledig, dim ond tatws wedi'u malu a chawl trwy welltyn y byddem yn eu bwyta. Ac mae popeth ar fai am esblygiad, a roddodd i ni ymhell o fod y dannedd mwyaf gwydn, nad ydynt yn dal i adfywio, sydd yn ôl pob tebyg yn annisgrifiadwy yn plesio cynrychiolwyr y diwydiant deintyddol. Os byddwn yn siarad am ddannedd cynrychiolwyr y gwyllt, yna daw llewod mawreddog, siarcod gwaedlyd a hyenas hynod gadarnhaol i'r meddwl ar unwaith. Fodd bynnag, er gwaethaf grym a chryfder eu safnau, nid yw eu dannedd mor rhyfeddol â rhai draenogod y môr. Oes, mae gan y bêl hon o nodwyddau o dan ddŵr, y gallwch chi gamu arni y gallwch chi ddifetha rhan dda o'ch gwyliau, ddannedd eithaf da. Wrth gwrs, nid oes llawer ohonynt, dim ond pump, ond maent yn unigryw yn eu ffordd eu hunain ac yn gallu hogi eu hunain. Sut y nododd gwyddonwyr nodwedd o'r fath, sut yn union y mae'r broses hon yn mynd rhagddi a sut y gall helpu pobl? Rydym yn dysgu am hyn o adroddiad y grŵp ymchwil. Ewch.
Sail ymchwil
Yn gyntaf oll, mae'n werth dod i adnabod prif gymeriad yr astudiaeth - Strongylocentrotus fragilis, mewn termau dynol, gyda draenogod môr pinc. Nid yw'r math hwn o ddraenogod môr yn wahanol iawn i'w gymheiriaid eraill, ac eithrio siâp mwy gwastad wrth y pegynau a lliw hudolus. Maent yn byw yn eithaf dwfn (o 100 m i 1 km), ac maent yn tyfu hyd at 10 cm mewn diamedr.
"Sgerbwd" draenog y môr, sy'n dangos cymesuredd pum-pelydr.
Mae draenogod môr, waeth pa mor anghwrtais y gall swnio, yn gywir ac yn anghywir. Mae gan y cyntaf siâp corff crwn bron yn berffaith gyda chymesuredd amlwg pum trawst, tra bod yr olaf yn fwy anghymesur.
Y peth cyntaf sy'n dal eich llygad pan fyddwch chi'n gweld draenogod y môr yw'r cwils sy'n gorchuddio'r corff cyfan. Mewn gwahanol rywogaethau, gall y nodwyddau fod o 2 mm hyd at 30 cm.Yn ogystal â'r nodwyddau, mae gan y corff spheridia (organau cydbwysedd) a pedicellaria (prosesau sy'n debyg i gefeiliau).
Mae'r pum dant i'w gweld yn glir yn y canol.
I ddarlunio draenogyn y môr, yn gyntaf mae angen i chi sefyll wyneb i waered, gan fod agoriad ei geg wedi'i leoli ar ran isaf y corff, ond mae'r tyllau eraill ar y rhan uchaf. Mae gan geg draenogod y môr offer cnoi gyda'r enw gwyddonol hardd "Lusern Aristotle" (Aristotle a ddisgrifiodd yr organ hon gyntaf a'i chymharu mewn siâp â llusern gludadwy hynafol). Mae gan yr organ hon bum gên, ac mae pob un ohonynt yn gorffen mewn dant miniog (dangosir llusern Aristotelian y draenog pinc yr ymchwiliwyd iddo yn llun 1C isod).
Mae rhagdybiaeth bod gwydnwch dannedd draenogod y môr yn cael ei sicrhau trwy eu hogi'n gyson, sy'n digwydd trwy ddinistrio'r platiau dannedd wedi'u mwyneiddio'n raddol i gynnal miniogrwydd yr arwyneb distal.
Ond sut yn union y mae'r broses hon yn mynd rhagddi, pa ddannedd y mae angen eu hogi a pha rai nad ydynt, a sut y gwneir y penderfyniad pwysig hwn? Mae gwyddonwyr wedi ceisio dod o hyd i atebion i'r cwestiynau hyn.
Canlyniadau ymchwil
Delwedd #1
Cyn datgelu cyfrinachau deintyddol draenogod y môr, ystyriwch strwythur eu dannedd yn gyffredinol.
Ar y lluniau 1A-1S dangosir arwr yr astudiaeth - draenog y môr pinc. Fel draenogod môr eraill, mae cynrychiolwyr y rhywogaeth hon yn cael eu cydrannau mwynol o ddŵr y môr. Ymhlith yr elfennau ysgerbydol, mae'r dannedd wedi'u mwyneiddio'n fawr (o 99%) gyda chalsit wedi'i gyfoethogi â magnesiwm.
Fel y trafodwyd yn gynharach, mae draenogod yn defnyddio eu dannedd i grafu bwyd. Ond ar wahân i hyn, gyda chymorth eu dannedd, maent yn cloddio tyllau drostynt eu hunain, lle maent yn cuddio rhag ysglyfaethwyr neu dywydd gwael. O ystyried y defnydd anarferol hwn o ddannedd, rhaid i'r olaf fod yn hynod o gryf a miniog.
Ar y ddelwedd 1D dangosir tomograffeg microgyfrifiadurol segment o ddant cyfan, gan ei gwneud yn glir bod y dant yn cael ei ffurfio ar hyd cromlin eliptig gyda chroestoriad siâp T.
Trawstoriad o'r dant (1E) yn dangos bod y dant yn cynnwys tri rhanbarth strwythurol: laminae cynradd, rhanbarth calcwlws, a lamellae eilaidd. Mae'r ardal garreg yn cynnwys ffibrau o ddiamedr bach, wedi'u hamgylchynu gan gragen organig. Mae'r ffibrau wedi'u gorchuddio mewn matrics polygrisialog sy'n cynnwys gronynnau calsit llawn magnesiwm. Mae diamedr y gronynnau hyn tua 10-20 nm. Mae'r ymchwilwyr yn nodi nad yw crynodiad magnesiwm yn unffurf trwy'r dant ac yn cynyddu'n agosach at ei ddiwedd, sy'n darparu ei wrthwynebiad gwisgo a chaledwch cynyddol.
Adran hydredol (1F) o galcwlws y dant yn dangos dinistrio'r ffibrau, yn ogystal â'r gwahaniad, sy'n digwydd oherwydd delamination ar y rhyngwyneb rhwng y ffibrau a'r gragen organig.
Mae argaenau cynradd fel arfer yn cynnwys crisialau sengl calsit ac wedi'u lleoli ar wyneb amgrwm y dant, tra bod argaenau eilaidd yn llenwi'r wyneb ceugrwm.
Yn y llun 1G gall un weld amrywiaeth o blatiau cynradd crwm yn gorwedd yn gyfochrog â'i gilydd. Mae'r ddelwedd hefyd yn dangos ffibrau a matrics polycrystalline yn llenwi'r gofod rhwng y platiau. cilbren (1H) yn ffurfio sylfaen yr adran T ardraws ac yn cynyddu anystwythder plygu'r dant.
Gan ein bod yn gwybod pa strwythur sydd gan ddannedd y môr-ddraenogod pinc, mae angen i ni nawr ddarganfod priodweddau mecanyddol ei gydrannau. Ar gyfer hyn, cynhaliwyd profion cywasgu gan ddefnyddio microsgop electron sganio a'r dull nanodentation*. Cymerodd samplau a dorrwyd ar hyd cyfeiriadedd hydredol a thraws y dant ran mewn profion nanomecanyddol.
Nanoindentation* - gwirio'r deunydd trwy'r dull mewnoliad i wyneb y sampl o offeryn arbennig - y mewnolydd.
Dangosodd dadansoddiad data mai modwlws cyfartalog Young (E) a chaledwch (H) ar flaen y dannedd yn y cyfarwyddiadau hydredol a thrawsnewidiol yw: EL = 77.3 ± 4,8 GPa, HL = 4.3 ± 0.5 GPa (hydredol) ac ET = 70.2 ± 7.2 GPa, HT = 3,8 ± 0,6 GPa (traws).
Modwlws Young* - maint ffisegol sy'n disgrifio gallu defnydd i wrthsefyll tensiwn a chywasgu.
Caledwch* - eiddo'r deunydd i wrthsefyll cyflwyno corff mwy solet (inenter).
Yn ogystal, gwnaed pantiau yn y cyfeiriad hydredol gyda llwyth ychwanegol cylchol i greu model o ddifrod hydwyth i'r ardal gerrig. Ar 2A dangosir y gromlin dadleoli llwyth.
Delwedd #2
Cyfrifwyd y modwlws ar gyfer pob cylch yn seiliedig ar ddull Oliver-Farr gan ddefnyddio data dadlwytho. Dangosodd y cylchoedd mewnoliad ostyngiad monotonig mewn modwlws gyda dyfnder mewnoliad cynyddol (2V). Mae dirywiad o'r fath mewn anystwythder yn cael ei esbonio gan y croniad o ddifrod (2C) o ganlyniad i anffurfiad anwrthdroadwy. Mae'n werth nodi bod datblygiad y trydydd yn digwydd o amgylch y ffibrau, ac nid trwyddynt.
Aseswyd priodweddau mecanyddol y cyfansoddion dant hefyd gan ddefnyddio arbrofion cywasgu micropiler lled-statig. Defnyddiwyd pelydr ïon â ffocws i wneud pileri maint micromedr. Er mwyn asesu cryfder y cysylltiad rhwng y platiau cynradd ar ochr amgrwm y dant, lluniwyd micropileri â chyfeiriadedd lletraws o'i gymharu â'r rhyngwyneb arferol rhwng y platiau (2D). Yn y llun 2E dangosir microcolofn gyda rhyngwyneb ar oledd. Ac ar y siart 2F dangosir canlyniadau mesur straen cneifio.
Mae gwyddonwyr yn nodi ffaith ddiddorol - mae modwlws elastigedd mesuredig bron i hanner yr hyn a geir mewn profion mewnoliad. Mae'r anghysondeb hwn rhwng profion mewnoliad a chywasgu hefyd yn cael ei nodi ar gyfer enamel dannedd. Ar hyn o bryd, mae sawl damcaniaeth yn egluro'r anghysondeb hwn (o ddylanwadau amgylcheddol yn ystod profion i halogi samplau), ond nid oes ateb clir i'r cwestiwn pam mae'r anghysondeb yn digwydd.
Y cam nesaf yn yr astudiaeth o ddannedd draenog y môr oedd profion traul a gynhaliwyd gan ddefnyddio microsgop electron sganio. Cafodd y dant ei gludo i ddaliwr arbennig a'i wasgu yn erbyn swbstrad o ddiamwnt ultrananocrystalline (3A).
Delwedd #3
Mae'r gwyddonwyr yn nodi bod eu fersiwn nhw o'r prawf gwisgo i'r gwrthwyneb i'r hyn a wneir fel arfer pan fydd blaen diemwnt yn cael ei wasgu i mewn i swbstrad o'r deunydd sy'n cael ei astudio. Mae newidiadau yn y fethodoleg prawf traul yn caniatáu gwell dealltwriaeth o briodweddau microstrwythurau a chydrannau dannedd.
Fel y gallwn weld yn y lluniau, pan gyrhaeddir y llwyth critigol, mae sglodion yn dechrau ffurfio. Mae'n werth ystyried bod grym "brathiad" y llusern Aristotelian mewn draenogod môr yn amrywio yn dibynnu ar y rhywogaeth o 1 i 50 newton. Yn y prawf, cymhwyswyd grym o gannoedd o ficronewtonau i 1 newton, h.y. o 1 i 5 newton ar gyfer y llusern Aristotelian gyfan (gan fod pum dant).
Yn y llun 3B(i) mae gronynnau bach (saeth goch) yn weladwy, wedi'u ffurfio o ganlyniad i draul yr ardal garreg. Wrth i'r ardal garreg wisgo a chontractio, gall craciau ar y rhyngwynebau rhwng y platiau darddu a lluosogi oherwydd llwytho cywasgu-cneifio a chronni straen yn ardal y platiau calsit. Cipluniau 3B(ii) и 3B(iii) dangos y mannau lle torrodd y darnau i ffwrdd.
Er mwyn cymharu, cynhaliwyd dau fath o arbrofion gwisgo: gyda llwyth cyson sy'n cyfateb i ddechrau'r cynnyrch (WCL) a llwyth cyson sy'n cyfateb i gryfder y cynnyrch (WCS). O ganlyniad, cafwyd dau amrywiad o wisgo dannedd.
Gwisgwch fideo prawf:
Cam I
Cam II
Cam III
Cam IV
Yn achos llwyth cyson yn y prawf WCL, gwelwyd cywasgu'r ardal, fodd bynnag, ni sylwyd ar unrhyw naddu neu ddifrod arall i'r platiau (4A). Ond yn y prawf WCS, pan gynyddwyd y grym arferol i gynnal y foltedd cyswllt enwol yn gyson, gwelwyd naddu a chwympo allan o'r platiau (4V).
Delwedd #4
Cadarnheir y sylwadau hyn gan y plot (4S) mesuriadau'r ardal gywasgu a chyfaint y platiau sglodion yn dibynnu ar y hyd llithro (sampl dros diemwnt yn ystod y prawf).
Mae'r graff hwn hefyd yn dangos yn achos WCL nad oes unrhyw sglodion yn cael eu ffurfio hyd yn oed os yw'r pellter llithro yn fwy nag yn achos WCS. Archwilio platiau cywasgedig a sglodion ar gyfer 4V yn eich galluogi i ddeall yn well fecanwaith hunan-miniogi dannedd draenogod y môr.
Mae arwynebedd ardal gywasgedig y garreg yn cynyddu wrth i'r plât dorri i ffwrdd, gan achosi tynnu rhan o'r ardal gywasgedig [4B(iii-v)]. Mae nodweddion microstrwythurol fel y cysylltiad rhwng carreg a slabiau yn hwyluso'r broses hon. Mae microsgopeg wedi dangos bod y ffibrau yn y calcwlws wedi'u plygu ac yn treiddio trwy'r haenau o blatiau yn rhan amgrwm y dant.
Ar y siart 4S mae naid yng nghyfaint yr ardal sglodion pan fydd y plât newydd yn cael ei wahanu oddi wrth y dant. Mae'n chwilfrydig bod gostyngiad sydyn yn lled y rhanbarth oblate ar yr un foment (4D), sy'n dynodi'r broses o hunan-miniogi.
Yn syml, mae'r arbrofion hyn wedi dangos, tra'n cynnal llwyth arferol cyson (ddim yn hanfodol) yn ystod profion gwisgo, mae'r blaen yn mynd yn blaen, tra bod y dant yn parhau'n sydyn. Mae'n ymddangos bod dannedd draenogod yn cael eu hogi wrth eu defnyddio, os nad yw'r llwyth yn fwy na'r un critigol, fel arall gall difrod (sglodion) ddigwydd, ac nid miniogi.
Delwedd #5
Er mwyn deall rôl microstrwythurau dannedd, eu priodweddau a'u cyfraniad at y mecanwaith hunan-miniogi, cynhaliwyd dadansoddiad elfen gyfyngedig aflinol o'r broses wisgo (5A). I wneud hyn, defnyddiwyd delweddau o adran hydredol o flaen y dant, a oedd yn sail i fodel dau ddimensiwn yn cynnwys carreg, platiau, cilbren a rhyngwynebau rhwng platiau a charreg.
Delweddau 5B-5H yn lleiniau cyfuchlin o faen prawf Mises (maen prawf plastigrwydd) ar ymyl yr ardal cerrig a slabiau. Pan fydd dant yn cael ei gywasgu, mae'r calcwlws yn mynd trwy anffurfiadau viscoplastig mawr, yn cronni difrod ac yn crebachu (“fflatio”) (5B и 5C). Mae cywasgu pellach yn achosi band cneifio yn y garreg, lle mae'r rhan fwyaf o'r dadffurfiad a'r difrod plastig yn cronni, gan rwygo rhan o'r garreg, gan ddod ag ef i gysylltiad uniongyrchol â'r swbstrad (5D). Mae darnio carreg o'r fath yn y model hwn yn cyfateb i arsylwadau arbrofol (darnau wedi'u hollti ymlaen 3B(i)). Mae cywasgu hefyd yn arwain at ddadlaminiad rhwng y platiau gan fod yr elfennau rhyngwyneb yn destun llwyth cymysg gan arwain at ddadgydlyniad (pilio). Wrth i'r ardal gyswllt gynyddu, mae'r straen cyswllt yn cynyddu, gan achosi cychwyn a lluosogi crac yn y rhyngwyneb (5B-5E). Mae colli adlyniad rhwng y platiau yn atgyfnerthu'r kink, sy'n achosi i'r plât allanol ymddieithrio.
Mae crafu yn gwaethygu difrod rhyngwyneb sy'n arwain at dynnu plât pan fydd y plât(iau) yn cael ei hollti (lle mae craciau'n gwyro o'r rhyngwyneb ac yn treiddio i'r plât, 5G). Wrth i'r broses barhau, mae darnau'r plât yn cael eu gwahanu oddi wrth flaen y dant (5H).
Mae'n chwilfrydig bod yr efelychiad yn rhagweld naddu yn gywir iawn yn y rhanbarthau carreg a phlât, y mae gwyddonwyr eisoes wedi sylwi arno yn ystod arsylwadau (3B и 5I).
I gael adnabyddiaeth fanylach o naws yr astudiaeth, rwy'n argymell edrych arno и iddo fe.
Epilogue
Cadarnhaodd y gwaith hwn unwaith eto nad oedd esblygiad yn gefnogol iawn i ddannedd dynol. Yn ddifrifol, yn eu hastudiaeth, roedd gwyddonwyr yn gallu archwilio'n fanwl ac egluro mecanwaith hunan-miniogi dannedd draenogod y môr, sy'n seiliedig ar strwythur anarferol y dant a'r llwyth cywir arno. Mae'r platiau sy'n gorchuddio dant y draenog yn pilio o dan lwyth penodol, sy'n eich galluogi i gadw'r dant yn sydyn. Ond nid yw hyn yn golygu y gall draenogod môr falu cerrig, oherwydd pan gyrhaeddir dangosyddion llwyth critigol, mae craciau a sglodion yn ffurfio ar y dannedd. Mae'n ymddangos na fyddai'r egwyddor “mae pŵer, nid oes angen meddwl” yn sicr yn dod ag unrhyw fudd.
Gallai rhywun feddwl nad yw astudio dannedd trigolion y môr dwfn yn dod ag unrhyw fudd i ddyn, oddieithr bodlonrwydd chwilfrydedd dynol anniwall. Fodd bynnag, gall y wybodaeth a gafwyd yn ystod yr astudiaeth hon fod yn sail ar gyfer creu mathau newydd o ddeunyddiau a fydd â phriodweddau tebyg i ddannedd draenogod - gwrthsefyll traul, hunan-miniogi ar y lefel ddeunydd heb gymorth allanol, a gwydnwch.
Boed hynny fel y bo, mae natur yn dal llawer o gyfrinachau nad ydyn ni eto i'w datgelu. A fyddant o gymorth? Efallai ie, efallai ddim. Ond weithiau, hyd yn oed yn yr ymchwil mwyaf cymhleth, weithiau nid y gyrchfan sy'n bwysig, ond y daith ei hun.
Dydd Gwener oddi ar y brig:
Mae coedwigoedd tanddwr o algâu anferth yn fan ymgynnull ar gyfer draenogod y môr a thrigolion cefnforol anarferol eraill. (BBC Earth, troslais - David Attenborough).
Diolch am wylio, cadwch yn chwilfrydig a chael penwythnos gwych pawb! 🙂
Diolch am aros gyda ni. Ydych chi'n hoffi ein herthyglau? Eisiau gweld cynnwys mwy diddorol? Cefnogwch ni trwy osod archeb neu argymell i ffrindiau, Gostyngiad o 30% i ddefnyddwyr Habr ar analog unigryw o weinyddion lefel mynediad, a ddyfeisiwyd gennym ni ar eich cyfer chi: (ar gael gyda RAID1 a RAID10, hyd at 24 craidd a hyd at 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 gwaith yn rhatach? Dim ond yma yn yr Iseldiroedd! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - o $99! Darllenwch am
Ffynhonnell: hab.com