Siin hambafata ei toimi: krokodillide ja nende äärmiselt rikka esivanemate hambaemaili struktuur

Te astudete hämarates koridors, kus kohtate hülgatud hingi, kes kannatavad valu ja piinade all. Kuid siin ei leia nad rahu, sest iga ukse taga ootavad neid veelgi suuremad kannatused ja hirmud, mis täidavad kogu keha ja järgivad iga mõtet. Te astute ühe ukse lähedale, kust kostub põrgu kriiskamine ja sumisemine, mis läbib luid. Kogudes viimased julgusejäägid, sirutate hirmust külma käe ukse nupule, kui äkki puudutab keegi teid õlast. Kärgates üllatusest, pöördute ringi. "Doctor vabaneb mõne minuti pärast. Istuge, palun, me kutsume teid," teatab teile õe pehme hääl. Tundub, et mõned inimesed kujutavad endale just nii ette visiiti hambaarsti juurde, kes suhtuvad nendesse "sadistidesse" valgetes kitlites äärmiselt negatiivselt. Kuid täna me ei räägi dentofobiast, vaid krokodillidest. Jah, küll, just neist, täpsemalt nende hammaste kohta, mis hambaravis ei vaja ravi.

Missouri ülikooli teadlased (USA) viisid läbi uurimuse krokodillide hammaste kohta, kus selgusid huvitavad omadused nende jahimeeste emailis, kes toetuvad oma lõual أبيف. Mida teadlased avastasid, kuidas erinevad tänapäevaste krokodillide hambad oma eelajaloolistest sugulastest ning milline on uurimistöö kasu? Seda saame teada uurimisgrupi raportist.

Uuringu alus

Enamikul selgroogsetest on hambad lahutamatud toidu saamise ja tarbimise atribuudid (mürgised ei lähe arvesse). Mõned kiskjad toetuvad jahtimisel kiirusel (gepardid), teised — kollektiivile (lõvid), kuid mõne jaoks on tohutu roll nende hammustuse jõul. See kehtib ka krokodillide kohta, kes hiilivad oma saakide juurde vees ja haaravad neid oma jõuliste lõualuudega. Et saak ei saaks põgeneda, peab haaramine olema võimas, mis toob kaasa suurte koormuste rakulises struktuuris. Krokodillidel on olemas kahjureid hinnates, et nende suure hammustuse negatiivset mõju tasakaalustada, teine moodne luul on anatoomiliselt joodud koljuga.

Krokodilli lõualuu sulgemise ja avamise visuaalne demonstreerimine.

Üks krokodillide hammaste peamisi omadusi on nende pidev asendamine uute vastu, kui vanad kuluvad. Asjaolu on selles, et krokodillide hambad meenutavad matkasi, mille sees arenevad uued hambad. Umbes iga 2 aasta tagant vahetub iga hambas uus.

Pange tähele, kui tihedalt sulgub see "hamban lõks".

Krokodillide hambad jagunevad mitmesse kategooriasse nende kuju ja vastava funktsiooni järgi. Lõua alguses on 4 suurt koonu, mis on vajalikud saagi tõhusaks tabamiseks. Keskel on paksemad hambad, mis suurenevad lõpuni. See osa on vajalik saagi lõikamiseks. Alusel laienevad hambad ja muutuvad lamedamaks, mis võimaldab krokodillidel murda molluskite koore ning kilpkonnade kestasid nagu seemneid.

Kui tugev on krokodilli lõualuu? Loomulikult sõltub see tema suurusest ja liikidest. Näiteks 2003. aastal selgus, et 272-kilogrammine Mississippi alligaator hammustab umbes 9500 N (N — niuton, 1 N = 1 kg·m/s²). Seevastu 1308-kilogrammine hariliku krokodilli näitas hämmastavat jõudu umbes 34500 N. Muide, inimese absoluutne hammustusjõud on umbes 1498 N.

Hammustusjõud ei sõltu niivõrd hammastest, vaid lõualuu lihastest. Krokodillidel on need lihased väga tihedad ja neid on palju. Kuid on suur erinevus väga arenenud lihaste vahel, mis vastutavad lõuakuulemise eest (mis toob kaasa tugeva hammustusjõu), ja nõrkade lihaste vahel, mis vastutavad lõualuu avamise eest. See selgitab, miks krokodilli suud on võimalik lihtsa teibiga kinni hoida.

Näita nüüd, kes sind väikeseks tituleeris.

Krokodilli lõualuu on vajalik mitte ainult armutuks tapmiseks toidu nimel, vaid ka oma järglaste eest hoolitsemiseks. Krokodillide emased kannavad sageli oma poegi just lõuade vahel (raske on leida turvalisemat kohta, kuhu keegi julgeks ronida). Krokodillide lõug on varustatud väga tundlike retseptoritega, mis võimaldavad neil reguleerida hammustuse tugevust, mis aitab paremini saagi hoida või ettevaatlikult põnnipoegi transportida.

Kahjuks ei kasva inimese hambad pärast vanade väljalangemist tagasi, kuid neis on midagi ühist krokodillidega —email.

Kujutis nr 1: Mississippi allika (Alligator mississippiensis) kaudaalne hammas.

Email on hamba krooniosa väliskate. See on inimese, nagu ka paljude teiste selgrootute, kehakõige tugevam osa. Kuid nagu teame, ei vahetu meie hambad uute vastu, seega peaks meie email olema paksem. Krokodillide puhul vahetatakse kulunud hambaid uute vastu, seega pole paks email seal vajalik. Kõlab täiesti loogiliselt, aga kas see on tõesti nii?

Teadlaste sõnul aitab ühe taksoni sees toimuva emaili muutuste mõistmine tulevikus paremini jälgida, kuidas emaili struktuur muutub sõltuvalt loomade biomaanikast ja toitumisest.

Krokodeilid, nimelt Alligator mississippiensis, sobivad selle uurimise jaoks mitmeid põhjuseid. Esiteks muutuvad nende hambad, hammustuse tugevus ja emaili struktuur sõltuvalt isendi vanusest ja suurusest, mida mõjutab ka toiduvahetus. Teiseks on krokodeilide hammastel erinev morfoloogia sõltuvalt nende asukohast lõuas.

Kujutis nr 2: a ja b näitavad suurte ja väikeste isendite hammaste erinevust, c-e näitavad kaasaegsete krokodeilide fossiilsete esivanemate hambaid.

Roostralised hambad on õhukesed ja neid kasutatakse saagi haaramiseks, samas kui kaudaalsed hambad on tuhmud ja neid kasutatakse purustamiseks suuremate hammustusjõududega. Teisisõnu, hamba koormus sõltub selle asukohast lõuas ja selle lõua omaniku suurusest.

Käesolevas uurimuses esitatakse analüüsi ja absoluutse emaili paksuse (AET) ning suurusele standardiseeritud (suhteline) emaili paksuse (RET) mõõtmiste tulemused krokodeilide hammastelt.

AET on hinnang keskmisest kaugusest emaili-dentiini üleminekust kuni emaili välispinnani ning see on lineaarne mõõt. RET on mõõt, mis ei sõltu mõõtühikust, võimaldades võrrelda emaili suhtelist paksust erinevates mõõtkavades.

Teadlased hindasid AET-i ja RET-i rostralis (alal ‘nin’ lõual), intermediaalses (rea keskel) ja kaudaalses (lõua põhjas) hammaste seas seitsme isendi puhul. Alligator mississippiensis.

Oluline on märkida, et emaili struktuur võib sõltuda isendi toitumisest ja kogu liigi dieedist. Krokodillide dieet on väga mitmekesine (mida nad püüavad, see on nende lõuna), kuid see erineb nende sugulaste omast, kes on juba ammu välja surnud. Selle kontrollimiseks emaili kontekstis viisid teadlased läbi AET-i ja RET-i analüüsi fossiilidel. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) ja Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae on esindaja juura ajast, Iharkutosuchus – kreeta ajast, ja Allognathosuchus eelajaloolisest ajast.

Enne tegelike mõõtmiste tegemist viisid teadlased läbi mõttevahetuse ja esitasid mitmeid teoreetilisi hüpoteese:

• hüpotees 1a — kuna AET on lineaarne mõõt ja peaks sõltuma suurusest, eeldatakse, et AET dispersioon on kõige paremini seletatav kolju suurusega;
• hüpotees 1b — kuna RET on suuruse poolest standardiseeritud, eeldatakse, et RET dispersioon on kõige paremini seletatav hamba asukohaga;
• hüpotees 2a — kuna AET ja kolju pikkus on lineaarse suuruse mõõdud, peaksid nad skaleeruma isomeetrilise kaldega;
• hüpotees 2b — kuna kaudaalsed hambad kogevad hambarivi kohta kõige suuremaid hammustusjõude, on seega RET kaudaalsetes hammastes kõrgem.

Allolevates tabelites on esitatud proovide andmed (krokodillide kolju Alligator mississippiensis, mis on saadud Rockfelleri looduskaitsealalt Grand Chenier’is, Louisiana, ja fossiilidest).

Tabel nr 1: krokodillide hammaste skaneerimise andmed (rostraalsed, vahepealsed ja kaudaalsed).

Tabel nr 2: hammaste andmed (LSkull — kolju pikkus, hCrown — kroon kõrgus, VE — emaili maht, VD — dentiini maht, SAEDJ — emaili-dentiini liidupaik, AET — absoluutne emaili paksus, RET — suhteline emaili paksus).

Uuringu tulemused

Tugidate dentaalsete andmete kohaselt, mis on esitatud tabelis nr 2, jõudsid teadlased järeldusele, et emaili paksus skaleerub isomeetriliselt kolju pikkusega, sõltumata hamba asukohast.

Tabel nr 3: AET ja RET väärtused sõltuvalt muutujatest.

Kujutis nr 3: AET/RET skaleerimine kolju pikkuse suhtes.

Samas on emaili paksus kaudaalsetes hammastes märkimisväärselt suurem kui teistes, kuid see ei sõltu samuti kolju pikkusest.

Tabel nr 4: keskmised emaili paksuse väärtused kõrgematel selgroogsetel (Crocodyliform — taksonimääratlemise rühm krokodillide, Dinosaur — dinosaurused, Artiodactyl — paarisvarbsete, Odontocete — häälekitaoliste alamrühm, Perissodactyl — paaritumateta, Primate — primaadid, Rodent — närilised).

Kujutis nr 4: kaudaalsete hammaste emaili paksus on suurem kui teistel.

Andmed, mis puudutavad skaleerimist (tabel nr 3), kinnitasid hüpoteesi 1a, mis selgitab AET väärtuse sõltuvust kolju pikkusest, mitte hamba asukohast. RET väärtused sõltuvad aga vastupidi, hamba asukohast reas, mitte kolju pikkusest, mis kinnitab hüpoteesi 1b.

Teised hüpoteesid (2a ja 2b) on samuti kinnitatud, mis tuleneb hammaste emaili keskmise paksuse analüüsi andmetest, sõltuvalt nende asukohast reas.

Kaasaegse Mississippi alligaatori ja tema iidsete esivanemate emaili paksuse võrdlemine näitas palju ühist, kuid oli ka erisusi. Näiteks Allognathosuchus'e emaili paksus on ligikaudu 33% suurem kui kaasaegsetel krokodillidel (allolev pilt).

Pilt nr 5: keskmise emaili paksuse võrdlemine alligaatori ja fossiilsete krokodillide vahel hambakrooni kõrguse järgi.

Kokkuvõttes jõudsid teadlased järeldusele, et emaili paksus sõltub otseselt hammaste funktsioonist. Kui need hambad on vajalikud purustamiseks, siis on nende email oluliselt paksem. Varasemad uuringud on näidanud, et kaudaalsete hammaste surve (survejõud) on suurem kui rostraalsete hammaste puhul. See on seotud just nende rolliga — saagi hoidmise ja luude purustamisega. Seega, paksem email kaitseb hambaid, mis toitumise ajal kannavad maksimaalse koormuse. Tõepoolest, andmed näitavad, et krokodeil on kaudaalsed hambad palju harvemini katkenud, vaatamata tõsistele koormustele.

Lisaks leiti, et hammaste Allognathosuchus email on märgatavalt paksem kui teiste uuritud krokodillide oma. Usutakse, et see fossiilne liik eelistas toituda kilpkonnadest, mille kestade purustamiseks on vajalikud tugevad hambad ja paks email.

Teadlased viisid läbi ka analüüsi krokodillide ja mõnede dinosauruste emaili paksuse võrdlemiseks, vastava eeldatava kaalu ja suuruse järgi. See analüüs näitas, et krokodillide email oli paksem (diagramm allpool).

Pilt №6: krokodillide ja dinosauruste emaili paksuse võrdlus.

Huvitav on, et türannosauruse email oli praktiliselt sama paks nagu oluliselt väiksema Allognathosuchuse ja isegi praeguste krokodillide oma. Loogiliselt on krokodillide hammaste struktuuri seletatav nende käitumisega, mis on seotud jahtimise ja toitumisega.

Kuid vaatamata oma rekorditele on arhosaurs (krokodillid, dinosaurused, pterosaurid jne) email õhem kui imetajatel.

Pilt №7: krokodillide ja mõnede imetajate emaili paksuse (AET) võrdlus.

Kuidas on siis võimalik, et jahimeeste email, kes toetuvad tugevalt oma lõualuudele, on õhem kui imetajatel? Sellele küsimusele oli vastus juba alguses — kulunud hammaste vahetamine uute vastu. Kuigi krokodillide hambad on tugevad, ei ole need öeldes ülid tugevad, sest uus hammas asendab alati katki läinud. Enamikul imetajatest ei ole sellist andekust.

Pilt №8: krokodillide ja mõnede imetajate emaili paksuse (RET) võrdlus.

Kui täpsemalt öelda, siis arhailiste dinosauruste emaili paksus varieerub vahemikus 0,01 kuni 0,314 mm, samas kui imetajatel on see vahemikus 0,08 kuni 2,3 mm. Erinevus on, nagu öeldakse, käegakatsutav.

Sügavamate teadmiste saamiseks uurimistöö nüanssidest soovitan vaadata teadlaste aruanne.

Epilog

Hambad, kuidas see ka ei kõla, on äärmiselt olulised tööriistad toidu hankimisel. Jah, kaasaegne inimene suudab alati parandada igasuguseid hambaid puudutavaid vigu, kuid looduses pole hambaarste. Isegi inimene ei teadnud alati, mis asi on hambaravi. Seetõttu eelistavad mõned liigid tugevaid ja vastupidavaid hambaid, teised aga muutuvad neid nagu kindaid. Krokodillid ja nende kauged sugulased kuuluvad mõlema rühma alla. Hambad, mis on vajalikud saagi tõhusaks hoidmiseks ja luude purustamiseks, on krokodillidel piisavalt paksud, kuid arvestades tõsiseid koormusi, kuluvad nende hambad siiski ära ja mõnikord murduvad. Sellistes olukordades asendab vana hamba uus.

Inimese jaoks on üks iseloomulik joon vastandlik suur varvas, mis on meile palju aidanud erinevates ettevõtmistes, alates „pulga haaramisest ja tüütule naabrele pihta andmisest“ ning lõpetades „sule haaramise ja soneti kirjutamisega“. Krokodillide jaoks on selliseks tööriistaks nende lõuad, sealhulgas hambad. Just see kehale kuuluv osa muudab krokodillid nii ohtlikeks ja surmavateks jahtijateks, kelle lähedale tasub mitte minna.

Reede off-topic:

Aitäh tähelepanu eest, jääge uudishimulisteks ja nautige kõiki nädalavahetusi, sõbrad! 🙂

Aitäh, et olete meiega. Kas teile meeldivad meie artiklid? Soovite rohkem huvitavat sisu? Toetage meid tellimuse vormistamise või soovituste jagamisega sõpradele. 30% soodustus Habra kasutajatele meie ainulaadsetelt entry-level serveritelt, mis on loodud just teile: Kõik VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 südamikku) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps alates $20 või kuidas serverit õigesti jagada? (saadaval on RAID1 ja RAID10 variandid, kuni 24 südamikku ja kuni 40GB DDR4).

Dell R730xd kaks korda odavam? Ainult meie juures 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TB alates $199 Hollandi turul! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — alates $99! Lugege, kuidas Luua ettevõtte tasemel infrastruktuur Dell R730xd E5-2650 v4 serveritega, mille hind on 9000 eurot, madala hinnaga?

Allikas: habr.com