Du træder ind i en svagt oplyst corridor, hvor fortabte sjæle plager sig selv med smerte og lidelse. Men der vil ikke være nogen fred for dem her, for bag hver dør venter der endnu mere kval og frygt, der fylder hver eneste celle i kroppen og optager alle tanker. Du går hen til en af dørene, hvor der høres en helvedes skrig og summen, der går gennem marv og ben. Efter at have samlet de sidste rester af mod, strækker du din kolde hånd, rystende af frygt, mod dørhåndtaget, da nogen pludselig rør ved din skulder bagfra, og du, forskrækket af overraskelsen, vender dig om. "Doktoren vil være klar om et øjeblik. Tag plads, vi kalder på dig," siger en blid stemme fra en sygeplejerske. Det er åbenbart sådan, nogle mennesker forestiller sig et besøg hos tandlægen, som de ser på disse "sadister" i hvide kitler med stor skepsis. Men i dag skal vi ikke tale om dentofobi, vi skal tale om krokodiller. Ja, netop dem, og mere præcist deres tænder, som ikke har brug for tandbehandling.
Forskere fra Missouri Universitet (USA) har udført en undersøgelse af krokodilles tænder, som viser interessante egenskaber ved emaljen hos disse fejlfri jægere, der helt og holdent er afhængige af deres kæber. Hvad har forskerne fundet ud af, hvordan adskiller de moderne krokodillers tænder sig fra deres forhistoriske slægtninge, og hvad er nyttigheden af denne forskning? Dette vil vi finde ud af i rapporten fra forskergruppen.
Basis for undersøgelsen
For de fleste hvirveldyr er tænder en uundgåelig del af at få og indtage føde (myremyrer undtaget). Nogle rovdyr stoler på hastighed under jagten (geparderne), nogle på samarbejde (løverne), mens andre sætter stor pris på kraften bag deres bid. Dette gælder også for krokodiller, som sniger sig ind på deres bytte i vandet og griber dem med deres kraftige kæber. For at byttet ikke skal kunne slippe væk, skal grebet være stærkt, og det resulterer i store belastninger på deres knoglestruktur. For at mindske de negative effekter af deres kraftige bid har krokodillerne en sekundær knogletak, der er fast forbundet med kraniet.
En visuel demonstration af lukning og åbning af en krokodilles kæbe.
En af de mest markante træk ved krokodillens tænder er, at de konstant bliver udskiftet med nye, når de gamle slides. Tænderne hos krokodiller ligner en matrjosjka, hvor nye tænder udvikler sig indeni. Ca. hver 2. år skiftes hver tand i kæben til en ny.
Bemærk, hvor tæt denne "tandfælde" lukker.
Krokodillens tænder opdeles i flere kategorier baseret på form og den tilknyttede funktion. Foran i kæben findes der 4 store hjørnetænder, som er nødvendige for effektivt at gribe fat i byttet. I midten er der tykkere tænder, som bliver større langs kæben. Denne del er nødvendig for at skære byttet. Ved bunden udvides tænderne og bliver mere flade, hvilket gør det muligt for krokodiller at knække skaller på bløddyr og skjold på skildpadder som frøer.
Hvor stærk er krokodillens kæbe? Det afhænger naturligvis af dens størrelser og arter. For eksempel, i 2003 blev det afsløret, at en 272 kg Mississippi-alligator bider med en kraft på ca. 9500 N (N er Newton, 1 N = 1 kg·m/s²). Men en 1308 kg estuarisk krokodille viste en imponerende bidekraft på ca. 34500 N. Til sammenligning udgør den absolutte bidekraft hos mennesker omkring 1498 N.
Bidekraften afhænger ikke så meget af tænderne, men af kæbemusklerne. Krokodiller har meget tætte og mange af disse muskler. Der er dog en betydelig forskel mellem de meget udviklede muskler, der er ansvarlige for at lukke munden (hvilket giver denne bidekraft), og de svage muskler, der åbner munden. Dette forklarer, hvorfor man kan holde en lukket krokodillemund med simpelt tape.
Vis nu, hvem der kaldte dig lille.
Men krokodillens kæbe er ikke kun nødvendig for brutale drab for føde, men også for at tage sig af deres afkom. Hun-krokodiller bærer ofte deres unger netop i kæben (det er svært at finde et sikrere sted for dem, for hvem ville finde på at gå derhen). Krokodillens kæbe er udstyret med meget følsomme receptorer, hvilket gør dem i stand til at regulere bidekraften, hvilket giver dem mulighed for bedre at holde fast i byttet eller forsigtigt transportere deres unger.
Menneskets tænder vokser desværre ikke tilbage efter tabet af de gamle, men der er noget fælles med krokodiller — emalje.
Billede nr. 1: kaudal tand af Mississippi-alligatoren (Alligator mississippiensis).
Emalje er den ydre skal af tandens krone. Det er den stærkeste del af menneskekroppen, ligesom hos mange andre hvirveldyr. Men vi, som vi ved, får ikke nye tænder, så vores emalje skal være tykkere. Men krokodiller får nye tænder i stedet for de slidte, så der er ikke behov for tykk emalje. Det lyder rimeligt, men er det virkelig sådan?
Forskere siger, at forståelsen af ændringerne i emaljen inden for én takson vil gøre det muligt bedre at huske, hvordan emaljestrukturen ændrer sig afhængigt af dyrets biomekanik og kost.
Krokodiller, nemlig Alligator mississippiensis, er særligt velegnede til denne undersøgelse af flere årsager. For det første ændrer deres tænder, bidstyrke og emaljestruktur sig afhængigt af individets alder og størrelse, hvilket også skyldes en ændring i kosten. For det andet har krokodillernes tænder forskellig morfologi afhængigt af deres placering i kæben.
Billede nr. 2: a og b viser forskellen på tænder mellem store og små individer, c-e viser tænderne fra forfaderen til moderne krokodiller.
De rostrale tænder er tynde og bruges til at fange bytte, mens de kaudale tænder er stumpe og bruges til at knuse med højere bidstyrke. Med andre ord afhænger belastningen på tanden af dens placering i kæben og ejerens størrelse.
Denne undersøgelse præsenterer resultaterne af analysen og målingerne af den absolutte emaljetykkelse (AET) og den størrelsesstandardiserede (relative) emaljetykkelse (RET) af krokodilletænder.
AET er en vurdering af den gennemsnitlige afstand fra emalje-dentin-overgangen til den ydre overflade af emaljen og repræsenterer en lineær måling. RET er en dimensionsløs størrelse, som gør det muligt at sammenligne den relative tykkelse af emalje på tværs af forskellige skalaer.
Forskere har evalueret AET og RET af de rostrale (i 'næsen' på kæben), intermediære (i midten af rækken) og kaudale (ved kæbens base) tænder hos syv individer af arten. Alligator mississippiensis.
Det er også vigtigt at bemærke, at emaljestrukturen kan afhænge af kosten hos individet og arten som helhed. Krokodiller har en meget alsidig kost (hvad de fanger, er hvad der bliver til frokost), men den adskiller sig fra den, der var hos deres slægtninge, som for længst er uddøde. For at undersøge dette fra et emalje-perspektiv, udførte forskerne en analyse af AET og RET fra fossiler. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) og Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae repræsenterer juraperioden, Iharkutosuchus — kridttiden, og Allognathosuchus fra eocænet.
Før de faktiske målinger begyndte, gennemførte forskerne en brainstorm og fremsatte flere teoretiske hypoteser:
- hypotese 1a — da AET er et lineært mål og bør afhænge af størrelse, antages det, at variationen i AET bedst forklares ved størrelsen af kraniet;
- hypotese 1b — da RET er standardiseret efter størrelse, antages det, at variationen i RET bedst forklares ved tandens position;
- hypotese 2a — da AET og kranielængde er lineære mål for størrelse, bør de skalere med isometrisk hældning;
- hypotese 2b — da de kaudale tænder lider de største bidedyrker i tandrækken, vil RET derfor være højere hos de kaudale tænder.
I tabellerne nedenfor præsenteres data fra prøverne (krokodillekranier af arten Alligator mississippiensis, indsamlet fra Rockefeller Sanctuary i Grand Chenier, Louisiana, og fossiler).
Tabel nr. 1: data om scanning af krokodilletænder (rostale, intermolekylære og kaudale).
Tabel nr. 2: tanddata (LSkull — kranielængde, hCrown — kronehøjde, VE — emaljevolumen, VD — dentinvolumen, SAEDJ — emalje-dentin interface område, AET — absolut emaljetykkelse, RET — relativ emaljetykkelse).
Resultaterne af undersøgelsen
I overensstemmelse med de tanddata, der er præsenteret i tabel nr. 2, konkluderede forskerne, at emaljens tykkelse skaleres isometrisk med kranielængden uafhængigt af tandens position.
Tabel nr. 3: værdier af AET og RET afhængigt af variabler.
Billede nr. 3: skalering af AET/RET i forhold til kranielængden.
Samtidig er emaljens tykkelse på de kaudale tænder betydeligt større end på de andre, men dette afhænger heller ikke af kranielængden.
Tabel nr. 4: gennemsnitlige værdier for emaljetykkelse hos højere hvirveldyr (Crocodyliform — en ikke-taksonomisk gruppe af krokodiller, Dinosaur — dinosaurer, Artiodactyl — klovdyr, Odontocete — underordnen af tandhvaler, Perissodactyl — ulige klovdyr, Primate — primater, Rodent — gnavere).
Billede nr. 4: emaljetykkelsen af de kaudale tænder er større end de andre.
Data angående skalering (tabel nr. 3) bekræftede hypotese 1a, der forklarer afhængigheden af AET-værdien fra kranielængden og ikke tandens position. Derimod afhænger RET-værdierne tværtimod af tandens position i rækken og ikke af kranielængden, hvilket bekræfter hypotese 1b.
De øvrige hypoteser (2a og 2b) blev også bekræftet, hvilket fremgår af dataene fra analysen af den gennemsnitlige emaljetykkelse af tænder med forskellige placeringer i rækken.
Sammenligningen af emaljetykkelsen hos den moderne mississippiske alligator og dens forhistoriske forfædre viste mange ligheder, men også forskelle. Således er emaljetykkelsen hos Allognathosuchus cirka 33% tykkere end hos moderne krokodiller (billede nedenfor).
Billede nr. 5: sammenligning af den gennemsnitlige emaljetykkelse hos alligatorer og fossile krokodiller i forhold til tandkronehøjden.
Sammenfattende alle de ovennævnte data nåede forskerne frem til konklusionen, at emaljetykkelsen direkte afhænger af, for at sige det mildt, tandens rolle. Hvis tænderne er nødvendige for at knuse, vil deres emalje være betydeligt tykkere. Tidligere blev det fastslået, at trykket (kompressionskraften) af de kaudale tænder er højere end de rostrale. Dette skyldes netop deres rolle — at holde byttet og knuse knogler. Dermed forhindrer tykkere emalje skader på tænderne, som udsættes for maksimal belastning under fødeindtagelse. Og faktisk viser dataene, at de kaudale tænder hos krokodiller knækker betydeligt sjældnere, på trods af de store belastninger.
Derudover blev det opdaget, at tænderne Allognathosuchus har en emalje, der er væsentligt tykkere end hos de øvrige undersøgte krokodiller. Det antages, at denne forhistoriske art foretrak at leve af skildpadder, og for at kvæle deres skjold kræves der stærke tænder og tyk emalje.
Forskere gennemførte også en sammenligning af emaljetykkelsen hos krokodiller og nogle dinosaurer af tilsvarende formodet vægt og størrelse. Denne analyse viste, at emaljen hos krokodiller var tykkere (diagram nedenfor).
Billede nr. 6: sammenligning af tykkelsen på emaljen hos krokodiller og dinosaurer.
Interessant nok var emaljen hos Tyrannosaurus lige så tyk som hos den betydeligt mindre Allognathosuchus og endda moderne krokodiller. Det giver mening, at tandstrukturen hos krokodiller forklares af deres adfærd i forhold til jagt og kost.
Men på trods af deres rekorder er emaljen hos archosaurer (krokodiller, dinosaurer, pterosaurer osv.) tykkere end hos pattedyr.
Billede nr. 7: sammenligning af tykkelsen på emaljen (AET) hos krokodiller og nogle arter af pattedyr.
Hvorfor er emaljen hos rovdyr, der i høj grad er afhængige af deres kæber, tyndere end hos pattedyr? Svaret på dette spørgsmål ligger i begyndelsen — udskiftningen af slidte tænder med nye. Selvom krokodiller har robuste tænder, har de ikke brug for dem i ekstrem grad, da en ny tand altid vil komme til at erstatte den, der er brækket. Pattedyr har i de fleste tilfælde ikke denne egenskab.
Billede nr. 8: sammenligning af tykkelsen på emaljen (RET) hos krokodiller og nogle arter af pattedyr.
Mere præcist varierer tykkelsen på emaljen hos archosaurer fra 0,01 til 0,314 mm, mens den hos pattedyr ligger mellem 0,08 og 2,3 mm. Forskellen er, som man siger, tydelig.
For en mere detaljeret indføring i undersøgelsens nuancer anbefaler jeg at kigge i
Epilog
Tænder er, så mærkeligt som det måtte lyde, et ekstremt vigtigt redskab til at finde føde. Ja, moderne mennesker kan altid rette op på en defekt i tænderne, men i dyrenes verden findes der ikke tandlæger. Selv mennesker vidste ikke altid, hvad tandbehandling var. Derfor vælger nogle arter stærke og holdbare tænder, mens andre foretrækker at udskifte dem ligesom handsker. Krokodiller og deres fjerne slægtninge kan kategoriseres i begge grupper. Emaljen på de tænder, der er nødvendige for effektivt at holde fast i byttet og knuse knogler, er ret tyk hos krokodiller, men i betragtning af de alvorlige belastninger slides deres tænder stadig, og nogle gange går de i stykker. I sådanne tilfælde kommer en ny tand til at erstatte den gamle.
For humans, one of the distinctive features is the opposable thumb, which has greatly aided us in many endeavors, from "picking up a stick to hit the annoying neighbor on the branch" to "taking a pen to write a sonnet." For crocodiles, however, such a tool is their jaws, particularly their teeth. This part of the body makes crocodiles such dangerous and deadly hunters to be avoided.
Fredags off-topic:
A very curious and aesthetically beautiful short animated film in which the crocodile is not quite a crocodile.
An animation about how one should not trust suspicious "logs" in the water, especially if you are a wildebeest antelope.
Tak for opmærksomheden, forbliv nysgerrige, og hav en fantastisk weekend, folkens! 🙂
Tak fordi du er med os. Kan du lide vores artikler? Vil du se flere interessante materialer? Støt os ved at lave en bestilling eller anbefale os til dine bekendte. 30% rabat til brugere af Habr på en unik entry-level server, som vi har opfundet til dig: (tilgængelige muligheder med RAID1 og RAID10, op til 24 kerner og op til 40 GB DDR4).
Dell R730xd er 2 gange billigere? Kun hos os i Holland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2GHz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - fra 99 $! Læs om hvordan
Kilde: habr.com
