Entras en un pasillo poco iluminado, donde te encuentras con almas indigentes atormentadas por el dolor y el sufrimiento. Pero aquí no tendrán paz, porque detrás de cada una de las puertas les espera aún más tormento y miedo, llenando todas las células del cuerpo y llenando todos los pensamientos. Te acercas a una de las puertas, detrás de la cual se oye un chirrido y un zumbido infernal que te hiela hasta los huesos. Reuniendo el coraje que le queda en un puño, extiende la mano, fría de horror, hacia la manija de la puerta, cuando de repente alguien le toca el hombro por detrás y usted, sobresaltado por la sorpresa, se da la vuelta. “El médico estará libre en unos minutos. Siéntate por ahora, te llamaremos”, te dice la suave voz de la enfermera. Al parecer, así es como algunas personas se imaginan ir al dentista y tienen una actitud extremadamente negativa hacia estos “sádicos” de bata blanca. Pero hoy no hablaremos de dentofobia, hablaremos de cocodrilos. Sí, sí, se trata de ellos, o más precisamente de sus dientes, que no necesitan tratamiento dental.
Científicos de la Universidad de Missouri (EE.UU.) realizaron un estudio de los dientes de los cocodrilos, que mostró características interesantes del esmalte de estos impecables cazadores, apoyándose precisamente en sus mandíbulas. ¿Qué han descubierto los científicos, en qué se diferencian los dientes de los cocodrilos modernos de los de sus parientes prehistóricos y cuál es el beneficio de esta investigación? Aprendemos sobre esto por el informe del grupo de investigación.
Base de investigación
Para la mayoría de los vertebrados, los dientes son un atributo integral para obtener y comer alimentos (los osos hormigueros no cuentan). Algunos depredadores dependen de la velocidad cuando cazan (guepardos), otros, del equipo (leones), y para algunos, la fuerza de su mordida juega un papel muy importante. Esto también se aplica a los cocodrilos, que se acercan sigilosamente a sus víctimas en el agua y las agarran con sus poderosas mandíbulas. Para evitar que la víctima se escape, el agarre debe ser fuerte, lo que supone una gran carga para la estructura ósea. Para neutralizar el efecto negativo de sus poderosas mordeduras, los cocodrilos tienen un paladar óseo secundario, que está conectado fijamente al cráneo.
Una demostración visual del cierre y apertura de la mandíbula de un cocodrilo.
Una de las principales características de los dientes de cocodrilo es su constante sustitución por otros nuevos cuando los viejos se desgastan. El hecho es que los dientes de los cocodrilos se parecen a una muñeca nido, dentro de la cual se desarrollan nuevos dientes. Aproximadamente una vez cada 2 años, cada uno de los dientes de la mandíbula se reemplaza por otros nuevos.
Observe lo bien que se cierra esta “trampa dental”.
Los dientes de los cocodrilos se dividen en varias categorías según su forma y funcionalidad correspondiente. Al comienzo de la mandíbula hay 4 colmillos grandes, que son necesarios para capturar presas de manera efectiva. En el medio hay dientes más gruesos, que aumentan a lo largo de la mandíbula. Esta parte es necesaria para cortar presas. En la base, los dientes se ensanchan y se vuelven más planos, lo que permite a los cocodrilos morder los caparazones de moluscos y tortugas como si fueran semillas.
¿Qué tan fuerte es la mandíbula de un cocodrilo? Naturalmente, esto depende de su tamaño y tipo. Por ejemplo, en 2003 se descubrió que un caimán del Mississippi de 272 kilogramos muerde con una fuerza de ~9500 N (N - Newton, 1 N = 1 kg m/s2). Pero el cocodrilo de agua salada de 1308 kilogramos demostró una fuerza alucinante de ～34500 N. Por cierto, la fuerza absoluta de mordedura en los humanos es de aproximadamente 1498 N.
La fuerza de la mordida depende no tanto de los dientes como de los músculos de la mandíbula. En los cocodrilos estos músculos son muy densos y hay muchos. Sin embargo, existe una gran diferencia entre los músculos muy desarrollados responsables de cerrar la boca (lo que proporciona tanta fuerza al morder) y los músculos débiles responsables de abrir la boca. Esto explica por qué la boca cerrada de un cocodrilo se puede sujetar con una simple cinta adhesiva.
Vamos, muéstrame quién te llamó mocoso.
Pero los cocodrilos necesitan una mandíbula no sólo para matar despiadadamente para alimentarse, sino también para cuidar a sus crías. Las hembras de cocodrilo a menudo llevan a sus crías en sus mandíbulas (es difícil encontrar un lugar más seguro para ellas, porque ¿quién querría trepar allí)? La boca de los cocodrilos está equipada con receptores muy sensibles, gracias a los cuales pueden regular la fuerza de su mordida, lo que les permite sujetar mejor a sus presas o llevar con cuidado a sus bebés.
Desafortunadamente, los dientes humanos no vuelven a crecer después de que se caen los viejos, pero tienen algo en común con los cocodrilos: el esmalte.
Imagen #1: Diente caudal de un Alligator mississippiensis.
El esmalte es la capa exterior de la corona del diente. Es la parte más fuerte del cuerpo humano, al igual que muchos otros vertebrados. Sin embargo, como sabemos, nuestros dientes no cambian por otros nuevos, por lo tanto nuestro esmalte debe ser más grueso. Pero en los cocodrilos, los dientes desgastados se reemplazan por otros nuevos, por lo que no es necesario un esmalte grueso. Suena bastante lógico, pero ¿es realmente así?
Los científicos dicen que comprender los cambios en el esmalte dentro de un taxón nos permitirá recordar mejor en el futuro cómo cambia la estructura del esmalte dependiendo de la biomecánica y la dieta del animal.
Cocodrilos, a saber Alligator mississippiensis, son una excelente opción para este estudio por varias razones. En primer lugar, sus dientes, fuerza de mordida y estructura del esmalte cambian según la edad y el tamaño del individuo, lo que también se debe a cambios en la dieta. En segundo lugar, los dientes de cocodrilo tienen diferentes morfologías según su posición en la mandíbula.
Imagen No. 2: a y b muestran la diferencia de dientes entre individuos grandes y pequeños, c-f muestra los dientes de los ancestros fósiles de los cocodrilos modernos.
Los dientes rostrales son delgados y se usan para agarrar presas, mientras que los dientes caudales son romos y se usan para aplastar con fuerzas de mordida más altas. En otras palabras, la carga sobre un diente depende de su posición en la mandíbula y del tamaño del propietario de esta mandíbula.
Este estudio presenta los resultados del análisis y las mediciones del espesor absoluto del esmalte (AET) y del espesor del esmalte (RET) de tamaño estandarizado (relativo) de dientes de cocodrilo.
AET es una estimación de la distancia promedio desde la unión esmalte-dentina hasta la superficie exterior del esmalte y es una medida lineal. Y RET es un valor adimensional que le permite comparar el espesor relativo del esmalte en diferentes escalas.
Los científicos evaluaron el AET y el RET de los dientes rostrales (en la “nariz” de la mandíbula), intermedios (en el medio de la fila) y caudales (en la base de la mandíbula) en siete individuos de la especie. Alligator mississippiensis.
También es importante señalar que la estructura del esmalte puede depender de la dieta del individuo y de la especie en su conjunto. Los cocodrilos tienen una dieta muy extensa (lo que capturan es lo que comen), pero es diferente a la de sus parientes, extintos hace tiempo. Para probar esto desde la perspectiva del esmalte, los científicos realizaron un análisis AET y RET de los fósiles. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) y Alognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae es un representante del período Jurásico, Iharkutosuchus - Período Cretácico, y Alognathosuchus del Eoceno.
Antes de comenzar con las mediciones reales, los investigadores intercambiaron ideas y propusieron varias hipótesis teóricas:
- Hipótesis 1a: debido a que la AET es una medida lineal y debe depender del tamaño, se espera que la variación en la AET se explique mejor por el tamaño del cráneo;
- Hipótesis 1b: debido a que el RET está estandarizado por tamaño, se espera que la variación en el RET se explique mejor por la posición de los dientes;
- Hipótesis 2a: debido a que la AET y la longitud del cráneo son medidas lineales de tamaño, deben escalarse con una pendiente isométrica;
- Hipótesis 2b: debido a que los dientes caudales experimentan las mayores fuerzas de mordida en el arco, el RET será mayor en los dientes caudales.
Las tablas siguientes presentan datos de muestra (cráneos de cocodrilos Alligator mississippiensis, tomado de la Reserva Rockefeller en Grand Chenier, Luisiana, y fósiles).
Tabla No. 1: datos de escaneo de dientes de cocodrilo (rostral, intermedio y caudal).
Tabla No. 2: datos dentales (LSkull - longitud del cráneo, hCrown - altura de la corona, VE - volumen de esmalte, VD - volumen de dentina, SAEDJ - área de interfaz esmalte-dentina, AET - espesor absoluto del esmalte, RET - espesor relativo del esmalte).
Resultados de la investigación
Según los datos dentales presentados en la Tabla 2, los científicos concluyeron que el espesor del esmalte aumenta isométricamente con la longitud del cráneo, independientemente de la posición de los dientes.
Tabla No. 3: Valores de AET y RET según variables.
Imagen #3: Escalado de AET/RET en relación con la longitud del cráneo.
Al mismo tiempo, el grosor del esmalte en los dientes caudales es mucho mayor que en el resto, pero esto tampoco depende de la longitud del cráneo.
Tabla No. 4: valores promedio de espesor del esmalte en vertebrados superiores (Cocodiliformes - grupo extra-taxónico de cocodrilos, Dinosaurio - dinosaurios, Artiodáctilo - artiodáctilos, Odontoceto - suborden de cetáceos, Perisodáctilo - ungulados de dedos impares, Primate - primates, Roedor - roedores).
Imagen #4: El espesor del esmalte de los dientes caudales es mayor que el de los demás dientes.
Los datos sobre el raspado (Tabla No. 3) confirmaron la hipótesis 1a, explicando la dependencia del valor de AET de la longitud del cráneo y no de la posición del diente. Pero los valores de RET, por el contrario, dependen de la posición del diente en la fila y no de la longitud del cráneo, lo que confirma la hipótesis 1b.
El resto de hipótesis (2a y 2b) también fueron confirmadas, como se desprende del análisis del espesor medio del esmalte de dientes con diferentes posiciones en la fila.
Una comparación del grosor del esmalte del caimán del Mississippi moderno y sus ancestros antiguos mostró muchas similitudes, pero también diferencias. Así, en Allognathosuchus el espesor del esmalte es aproximadamente un 33% mayor que en los cocodrilos modernos (imagen inferior).
Imagen #5: Comparación del espesor promedio del esmalte en caimanes y cocodrilos fósiles según la altura de la corona del diente.
Resumiendo todos los datos anteriores, los científicos llegaron a la conclusión de que el grosor del esmalte depende directamente, por así decirlo, del papel de los dientes. Si estos dientes son necesarios para triturar, su esmalte será significativamente más grueso. Anteriormente se descubrió que la presión (fuerza de compresión) de los dientes caudales es mayor que la de los dientes rostrales. Esto se debe precisamente a su función: sujetar presas y triturar huesos. Por lo tanto, un esmalte más grueso evita daños a los dientes, que están sujetos a un estrés máximo durante la nutrición. De hecho, la evidencia sugiere que los dientes caudales de los cocodrilos se rompen con mucha menos frecuencia, a pesar del estrés severo.
Además, se encontró que los dientes Alognathosuchus el esmalte es significativamente más grueso que el de otros cocodrilos estudiados. Se cree que esta especie fósil prefería alimentarse de tortugas, y para aplastar sus caparazones se necesitan dientes fuertes y esmalte grueso.
Los científicos también compararon el grosor del esmalte de los cocodrilos y algunos dinosaurios, el peso y el tamaño correspondientes estimados. Este análisis mostró que los cocodrilos tenían un esmalte más grueso (diagrama a continuación).
Imagen #6: Comparación del espesor del esmalte de cocodrilos y dinosaurios.
Es curioso que el esmalte del tiranosáurido tuviera casi el mismo grosor que el de Allognathosuchus, mucho más pequeño, e incluso el de los cocodrilos modernos. Es lógico que la estructura dental de los cocodrilos se explique por sus hábitos en cuanto a caza y alimentación.
Sin embargo, a pesar de sus registros, el esmalte de los arcosaurios (cocodrilos, dinosaurios, pterosaurios, etc.) es más fino que el de los mamíferos.
Imagen #7: Comparación del espesor del esmalte (AET) de cocodrilos y algunas especies de mamíferos.
¿Por qué el esmalte de los cazadores, que dependen tanto de sus mandíbulas, es más fino que el de los mamíferos? La respuesta a esta pregunta ya estaba en el principio: sustituir los dientes desgastados por otros nuevos. Aunque los cocodrilos tienen dientes fuertes, no necesitan, por así decirlo, dientes súper fuertes, debido a que un diente nuevo siempre reemplazará a uno roto. Los mamíferos (en su mayor parte) no tienen este talento.
Imagen #8: Comparación del espesor del esmalte (RET) de cocodrilos y algunas especies de mamíferos.
Más precisamente, el espesor del esmalte en los arcosaurios varía de 0.01 a 0.314 mm, y en los mamíferos de 0.08 a 2.3 mm. La diferencia, como dicen, es obvia.
Para obtener información más detallada sobre los matices del estudio, recomiendo consultar
El acto final
Los dientes, por extraño que parezca, son una herramienta sumamente importante para la obtención de alimentos. Sí, el hombre moderno siempre puede corregir cualquier defecto asociado con los dientes, pero entre los representantes de la naturaleza no hay dentistas. Incluso la gente no siempre sabía qué era el tratamiento dental. Por eso, algunas especies eligen dientes fuertes y duraderos, mientras que otras prefieren cambiarlos, como los guantes. Los cocodrilos y sus parientes lejanos se pueden clasificar en ambos grupos. El esmalte de los dientes, necesario para sujetar eficazmente a sus presas y triturar huesos, es bastante espeso en los cocodrilos, pero debido al estrés grave, sus dientes aún se desgastan y, a veces, se rompen. En tales casos, un diente nuevo reemplaza al diente viejo.
Para una persona, una de las características distintivas es el pulgar oponible, que nos ha ayudado mucho en muchos esfuerzos, desde "tomar un palo y follar con el vecino molesto en la rama" hasta "tomar un bolígrafo y escribir un soneto". " Para los cocodrilos, esta herramienta son sus mandíbulas, en particular sus dientes. Es esta parte del cuerpo la que hace que los cocodrilos sean cazadores tan peligrosos y mortales que deben evitarse.
Viernes fuera de la cima:
Una caricatura corta muy interesante y estéticamente hermosa en la que el cocodrilo no es del todo un cocodrilo.
Una caricatura sobre cómo no puedes confiar en los "troncos" sospechosos en el agua, especialmente si eres un ñu.
¡Gracias por mirar, manténganse curiosos y tengan un gran fin de semana a todos! 🙂
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Fuente: habr.com