Hambafee siin ei toimi: krokodillide ja nende eelajalooliste esivanemate hambaemaili struktuur

Astute te tumedastus vabariiki, kus kohtud vaesust vaevlevate hingeolenditega, kes kannatavad valu ja piina all. Kuid siin ei leia nad rahu, sest iga ukse taga ootab neid veelgi rohkem piinu ja hirmu, mis täidavad kogu keha ning domineerivad kõikides mõtetes. Astudes ühe ukse juurde, kostab seest helisev krigistus ja vuhin, mis tungib luudesse. Kogudes oma julgust, sirutad sa külma käe ukse käepidemele, kui äkki keegi puudutab sinu õlga, ja sa hüpid üllatusest. "Arst vabastab teid mõne minuti pärast. Istuge palun, me kutsume teid," ütleb õe õrn hääl. Tundub, et nii kujutavad mõned inimesed ette visiiti hambaarsti juurde, keda nad äärmiselt negatiivselt hindavad. Kuid täna ei räägi me hirmudest hambaravi ees, vaid krokodillidest. Jah, täpselt neist, täpsemalt nende hammaste kohta, mis ei vaja hambaravi.

Missouri Ülikooli teadlased (USA) viisid läbi uuringu krokodillide hammaste kohta, milles selgusid huvitavad omadused nende täiuslikest jahimeestest, kes toetuvad peamiselt oma lõugadele. Mida teadlased avastasid, millega erinevad tänapäeva krokodillide hambad nende eelajaloolistest esivanematest ja milliseks kasuks on see teadustöö? Sellest saame teada uurimismeeskonna aruandest.

Uuringu alus

Enamikul selgroogsetest on hambad hädavajalik komponent toidu saamiseks ja tarbimiseks (mureneed ei kuulu siia). Mõned kiskjad toetuvad jahtimise ajal kiirusel (gepardid), mõned kogukonnale (lõvid) ning mõnede jaoks on nende hammustuse tugevuseks suur roll. See kehtib ka krokodillide kohta, kes hiilivad oma saagile vees ja haaravad neid oma jõuliste lõugadega. Selleks, et saak ei saaks põgeneda, peab haare olema tugev, mis toob kaasa suured koormused luustruktuurile. Krokodillidel on olemas teisene luuline suulae, mis on liikumatult ühendatud koljuga, et tasandada nende tugeva hammustuse negatiivset mõju.

Selge demonstreerimine krokodilli lõualuu sulgemisest ja avamisest.

Üks peamisi krokodillihambaid iseloomustav omadus on nende pidev vahetamine uute vastu, kui vanad kuluvad. Asi on selles, et krokodillihambad meenutavad matrjoškat, mille sees arenevad uued hambad. Umbes iga kahe aasta tagant vahetub iga hambad lõualuust uute vastu.

Pöörake tähelepanu, kui tihedalt sulgub see "hambaklapp".

Krokodillihambad jagunevad mitmesse kategooriasse nende kuju ja funktsionaalsuse põhjal. Lõualuu alguses on neli suurt kihva, mis on vajalikud saagi tõhusaks kinnihoidmiseks. Keskel asuvad paksemad hambad, mis paksenevad lõualuu suunas. See osa on vajalik saagi lõikamiseks. Hambad laienevad aluses ja muutuvad lamedamaks, mis võimaldab krokodillidel koorikookide ja kilpkonnade kestade purunemist, nagu seemnete koorimist.

Kui tugev on krokodilli lõualuu? Loomulikult sõltub see nende suurusest ja liigist. Näiteks 2003. aastal selgus, et 272-kilone Mississippi alligaator hammustab jõudusega umbes 9500 N (N — Newton, 1 N = 1 kg·m/s²). Kuid 1308-kilone harjakroko näitas hämmastavat umbes 34500 N. Umbes 1498 N on inimese absoluutne hammustusjõud.

Hammustusjõud ei sõltu niivõrd hammastest, kuivõrd lõualihastest. Krokodillidel on need lihased väga tihedad ja neid on palju. Kuid on suur erinevus hästi arenenud lihaste vahel, mis vastutavad lõuaga sulgemise eest (mis annab sellise hammustusjõu), ja nõrkade lihaste vahel, mis vastutavad lõuaga avamise eest. See seletab, miks suletud krokodilli lõua saab hoida lihtsalt teibi abil.

Näita aga, kes sind pisikeseks nimetas.

Aga krokodilli lõualuu ei ole ainult jõhkrate tapjate vajadus toidu nimel, vaid ka hoolitsemiseks oma järglaste eest. Krokodilli emased viivad sageli oma kutsikaid just lõuaga (raske on leida turvalisemat kohta, kuhu keegi julgeb minna). Krokodillide lõug on varustatud väga tundlike retseptoritega, mis võimaldavad neil reguleerida hammustamise tugevust, mis aitab neil paremini saaki hoida või õrnalt järglasi kanda.

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

Pilt №1: kaudaalne hammas Mississippi allika (Alligator mississippiensis).

Email on hammaste krooni osa välimine kiht. See on inimese, nagu ka paljude teiste selgroogsete, keha kõige tugevam osa. Kuid nagu me teame, ei vahetata meie hambaid uutega, seetõttu peaks meie email olema paksem. Krokodillidel aga vahetuvad kulunud hambad uute vastu, seega pole paksu emaili jaoks vajadust. See kõlab loogiliselt, aga kas asi on tõesti nii?

Teadlased ütlevad, et emaili muutuste mõistmine ühe taksoni sees aitab paremini mõista, kuidas emaili struktuur muutub sõltuvalt loomade biomehaanikast ja toitumisest.

Krokodillid, nimelt Alligator mississippiensis, sobivad selle uurimistöö jaoks suurepäraselt mitmel põhjusel. Esiteks, nende hambad, hammustusjõud ja emaili struktuur muutuvad sõltuvalt isendi vanusest ja suurusest, mis on tingitud ka toitumise muutumisest. Teiseks on krokodillide hammastel erinev morfoloogia sõltuvalt nende asukohast lõual.

Pilt №2: a ja b näitavad erinevust suuremate ja väiksemate isendite hammaste vahel, c-e näitavad kaasaegsete krokodillide fossiilsete esivanemate hambaid.

Rostral hambad on õhukesed ja neid kasutatakse saagi püüdmiseks, samas kui kaudaalsed hambad on teravad ja neid kasutatakse söömise jaoks suuremate hammustusjõududega. Teisisõnu, hamba koormus sõltub selle asukohast lõual ja selle lõua omaniku suurusest.

Käesolevas uuringus esitatakse analüüsi ja mõõtmiste tulemused krokodilli hammaste absoluutse emaili paksuse (AET) ja suuruse kohandatud (suhtelise) emaili paksuse (RET) kohta.

AET on hinnang keskmisele kaugusele emaili-dentiini piiril kuni emaili välimise pinnani ja see on lineaarne mõõtmine. RET on mõõt, mis võimaldab võrrelda emaili suhtelist paksust erinevates ulatustes.

Teadlased hindasid AET ja RET rostral (lõualuude 'ninas'), vahepealsete (rida keskel) ja kaudaalsete (lõualuude aluses) hammaste kohta seitsmel isendil. Alligator mississippiensis.

Oluline on märkida, et emaili struktuur võib sõltuda isendi ja kogu liigi toitumisest. Krokodillide dieet on üsna mitmekesine (mida nad püüavad, see ongi lõunasöök), kuid see erineb nende sugulaste toidust, kes on juba ammu välja surnud. Teaduslikud uurijad viisid välja AET ja RET uuringud fossiilide emaili analüüsimiseks. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) ja Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae esindab juura perioodi, Iharkutosuchus – kriidi perioodi, ja Allognathosuchus eotseeni.

Enne tegelike mõõtmiste tegemist viisid teadlased läbi ajurünnaku ja pakkusid välja mitmeid teoreetilisi hüpoteese:

• hüpotees 1a – kuna AET on lineaarne mõõt ja peaks sõltuma suurusest, eeldatakse, et AET dispersiooni seletab kõige paremini kolju suurus;
• hüpotees 1b – kuna RET on standardiseeritud suuruse järgi, eeldatakse, et RET dispersiooni seletab kõige paremini hamba asukoht;
• hüpotees 2a – kuna AET ja kolju pikkus on lineaarseid suurusi, peaksid nad isomeetrilise kalle järgi skaleeruma;
• hüpotees 2b – kuna kaudaalsed hambad kannavad kõige suuremaid hammustusjõude hambaridades, seega on RET kaudaalsetel hammastel suurem.

Allpool olevates tabelites on esitatud prooviandmed (krokodillide koljude liigid Alligator mississippiensis, mis on saadud Rockefelleri looduskaitsealalt Grand Chenieris, Louisianas, ja fossiilidest).

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

Tabel nr 2: hambanduse andmed (LSkull – kolju pikkus, hCrown – kroonide kõrgus, VE – emaili maht, VD – dentiidi maht, SAEDJ – email-dentiidi liiduspind, AET – absoluutne emaili paksus, RET – suhteline emaili paksus).

Uuringu tulemused

Vastavalt tabelis nr 2 esitatud hambanduse andmetele järeldasid teadlased, et emaili paksus skaleerub isomeetriliselt kolju pikkuse järgi sõltumatult hamba asukohast.

Tabel nr 3: AET ja RET väärtused sõltuvalt muutujatest.

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

Samas on kaudaalsete hammaste emaili paksus oluliselt suurem kui teistel, kuid see ei sõltu samuti kolju pikkusest.

Tabel nr 4: keskmised emaili paksused kõrgemate selgrootute seas (Crocodyliform – krokodillide takson kõrvaline rühm, Dinosaur – dinosaurused, Artiodactyl – paarisvarbad, Odontocete – vaalaluste alarühm, Perissodactyl – paarisolvad, Primate – primaadid, Rodent – närilised).

Pilt 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 asendist. RET väärtused sõltuvad aga vastupidi hamba asendist reas, mitte kolju pikkusest, mis kinnitab hüpoteesi 1b.

Ülejäänud hüpoteesid (2a ja 2b) tõendati samuti, nagu ilmneb hambaemaili keskmiste paksuste analüüsi andmetest erinevate asendite reed.

Kaasaegse Mississippi alligaatori ja tema iidsete esivanemate emaili paksuse võrdlus näitas palju ühist, kuid leidus ka erinevusi. Näiteks Allognathosuchus'e emaili paksus on umbes 33% suurem kui ka tänapäevaste krokodillide oma (allolev pilt).

Pilt nr 5: keskmise emaili paksuse võrdlus alligaatori ja fossiilsete krokodillide vahel hambakrooni kõrguses.

Kokkuvõttes jõudsid teadlased järeldusele, et emaili paksus sõltub otseselt, ütleme, hammaste rollist. Kui need hambad on vajalikud purustamiseks, siis on nende email märkimisväärselt paksem. Varasemalt on tõestatud, et kaudaalsete hammaste surve (survejõud) on suurem võrreldes rostralsete hammastega. See on seotud just nende rolliga – saagi kinnihoidmine ja luude purustamine. Seega, paksem email takistab hammaste kahjustamist, mis toitumise ajal puutuvad maksimaalse koormusega kokku. Ja tõepoolest, andmed näitavad, et krokodillide kaudaalsed hambad purunevad oluliselt harvem, hoolimata ulatuslikest koormustest.

Lisaks leiti, et hammaste Allognathosuchus email on märkimisväärselt paksem kui teiste uuritud krokodillide omad. Arvatakse, et see fossiilne liik eelistas toitumiseks karpe, ning nende kestade purustamiseks on vajalikud tugevad hambad ja paks email.

Teadlased viisid läbi ka krokodillide ja mõnede dinosauruste emaili paksuse võrdluse, lähtudes oletatavast kaalust ja suurusest. See analüüs näitas, et krokodillide email oli paksem (diagramm all).

Pilt nr. 6: krokodillide ja dinosauruste emaili paksuse võrdlus.

Huvitav on see, et tiiranosaurus'e email oli praktiliselt sama paks kui oluliselt väiksema Allognathosuchuse ja isegi tänapäevaste krokodillide oma. Loogiliselt seletab krokodillide hamba struktuur nende käitumist jahipidamise ja toitumise aspektides.

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

Pilt nr. 7: krokodillide ja mõnede imetajaliikide emaili paksuse (AET) võrdlus.

Kuidas siis on nii, et jahimeeste email, kes oma lõugadele nii toetuvad, on õhem kui imetajatel? Vastus sellele küsimusele oli juba alguses – kulunud hambad vahetatakse uute vastu. Kuigi krokodillidel on tugevad hambad, pole neil vaja, ütleme nii, übertugevaid, kuna uus hammas asendab alati purunenud. Ükski imetaja (peamiselt) ei oma sellist annet.

Pilt nr. 8: krokodillide ja mõnede imetajaliikide emaili paksuse (RET) võrdlus.

Täpselt öeldes varieerub arhaosauruste emaili paksus vahemikus 0,01 kuni 0,314 mm ja imetajatel 0,08 kuni 2,3 mm. Erinevus, nagu öeldakse, on silmaga nähtav.

Süvitsi minekuks uurimise nüanssidega soovitan tutvuda teadlaste raport.

Epilog

Hambad, kuidas see ka ei kõlaks, on äärmiselt oluline tööriist toidu hankimisel. Jah, tänapäeva inimene võib alati parandada mõningaid hambaga seotud defekte, kuid metsikus looduses pole hambaarste. Isegi inimene ei teadnud alati, mis on hambaravi. Seetõttu valivad mõned liigid vastupidavad ja pikaealised hambad, teised eelistavad neid vahetada nagu kindad. Krokodillid ja nende kauged sugulased kuuluvad mõlemasse rühma. Hambad, mis on vajalikud saagi efektiivseks hoidmiseks ja luude purustamiseks, on krokodillidel piisavalt paksud, kuid arvestades tõsiseid koormusi, kuluvad nende hambad siiski ära ja mõnikord murduvad. Sellisel juhul asendab uus hammas vana.

Inimese jaoks on üks eristavaid jooni vastandatud suur pöidla, mis aitas meid väga paljude algatuste juures, alates "võtta pulk ja lüüa tüütu naaber oksa peale" kuni "võtta sule ja kirjutada sonett". Krokodeilide puhul on selliseks tööriistaks nende lõualuud, eriti hambad. Just see kehaosa muudab krokodillid nii ohtlikeks ja surmavateks jahtijateks, kellest tasub kauge kaarega mööda minna.

Reede off-topic:

Tänan tähelepanu eest, jääge uudishimu juurde ja soovin kõigile toredat nädalavahetust, sõbrad! 🙂

Aitäh, et olete meiega. Kas teile meeldivad meie artiklid? Kas soovite näha rohkem huvitavat sisu? Toetage meid tellimuse esitamise või tuttavatele soovitamisega, 30% allahindlus Habr'i kasutajatele ainulaadsele sissetuleku tasemel serverile, mille oleme teie jaoks välja mõelnud: Kogu tõde VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 tuuma) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps alates $20 või kuidas õigesti serverit jagada? (saadaval RAID1 ja RAID10 variandid, kuni 24 tuuma 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 Hollandis! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — alates $99! Lugege sellest Kuidas luua ettevõtte tasemel infrastruktuuri, kasutades Dell R730xd E5-2650 v4 servereid, mille hind on 9000 eurot, taskukohase hinna eest?

Allikas: habr.com