پری دندان در اینجا کار نمی کند: ساختار مینای دندان کروکودیل ها و اجداد ماقبل تاریخ آنها

وارد راهروی کم نور می شوید، جایی که با روح های بی بضاعتی روبرو می شوید که از درد و رنج رنج می برند. اما آنها در اینجا آرامش نخواهند داشت، زیرا پشت هر یک از درها عذاب و ترس بیشتری در انتظار آنها است که تمام سلول های بدن را پر می کند و همه افکار را پر می کند. به یکی از درها نزدیک می‌شوی که پشت آن صدای زمزمه و وزوز جهنمی به گوش می‌رسد که تا حد استخوان شما را لرزاند. جسارت باقیمانده خود را در مشت جمع می کنی، دستت را سرد از وحشت به سمت دستگیره در دراز می کنی، که ناگهان یکی از پشت شانه ات را لمس می کند و تو که از تعجب مبهوت شده، برمی گردی. دکتر تا چند دقیقه دیگر آزاد می شود. فعلا بنشین، ما با شما تماس می‌گیریم.» صدای آرام پرستار به شما می‌گوید. ظاهراً این دقیقاً همان چیزی است که برخی افراد رفتن به دندانپزشکی را تصور می کنند و نگرش بسیار منفی نسبت به این "سادیست ها" با کت سفید دارند. اما امروز ما در مورد دنتوفوبیا صحبت نمی کنیم، بلکه در مورد کروکودیل ها صحبت خواهیم کرد. بله، بله، این مربوط به آنها است، یا به طور دقیق تر در مورد دندان های آنها که نیازی به درمان دندان ندارند.

دانشمندان دانشگاه میسوری (ایالات متحده آمریکا) مطالعه ای روی دندان های کروکودیل ها انجام دادند که ویژگی های جالبی از مینای دندان این شکارچیان بی عیب و نقص را با تکیه بر آرواره های آنها نشان داد. دانشمندان به چه چیزی پی برده‌اند، دندان‌های کروکودیل‌های امروزی چه تفاوتی با خویشاوندان ماقبل تاریخ دارند و این تحقیق چه فایده‌ای دارد؟ از گزارش گروه پژوهشی در این باره مطلع می شویم.

مبنای تحقیق

برای اکثر مهره داران، دندان ها یک ویژگی جدایی ناپذیر از به دست آوردن و خوردن غذا هستند (مورچه خواران به حساب نمی آیند). برخی از شکارچیان هنگام شکار به سرعت تکیه می کنند (یوزپلنگ)، برخی به تیم (شیرها) و برای برخی، قدرت نیش آنها نقش زیادی دارد. این موضوع در مورد کروکودیل ها نیز صدق می کند که به صورت مخفیانه به قربانیان خود در آب می روند و آنها را با آرواره های قدرتمند خود می گیرند. برای جلوگیری از فرار قربانی، دستگیره باید قوی باشد و این باعث بارهای سنگین بر روی ساختار استخوان می شود. کروکودیل ها برای خنثی کردن اثر منفی نیش های قوی خود، دارای کام استخوانی ثانویه هستند که به طور ثابت به جمجمه متصل است.

نمایش تصویری از بسته شدن و باز شدن فک تمساح.

یکی از ویژگی‌های اصلی دندان‌های کروکودیل، جایگزینی دائمی آن‌ها با دندان‌های جدید در هنگام فرسودگی دندان‌های قدیمی است. واقعیت این است که دندان های کروکودیل شبیه یک عروسک تودرتو است که در داخل آن دندان های جدید رشد می کند. تقریباً هر 2 سال یک بار، هر یک از دندان های فک با دندان های جدید جایگزین می شود.

توجه کنید که این "تله دندانی" چقدر محکم بسته می شود.

دندان های کروکودیل بر اساس شکل و عملکرد مربوطه به چند دسته تقسیم می شوند. در ابتدای فک 4 دندان نیش بزرگ وجود دارد که برای گرفتن موثر طعمه مورد نیاز است. در وسط دندان های ضخیم تری وجود دارد که در امتداد فک افزایش می یابد. این قسمت برای بریدن طعمه مورد نیاز است. در قاعده، دندان‌ها پهن‌تر و صاف‌تر می‌شوند، که به تمساح‌ها اجازه می‌دهد از میان پوسته نرم تنان و پوسته لاک پشت مانند دانه گاز بگیرند.

فک تمساح چقدر قوی است؟ طبیعتاً این بستگی به اندازه و نوع آن دارد. به عنوان مثال، در سال 2003 مشخص شد که یک تمساح 272 کیلوگرمی می سی سی پی با نیروی 9500 ½ نیوتن (N - نیوتن، 1 N = 1 کیلوگرم متر بر ثانیه) گاز می گیرد. اما تمساح 2 کیلوگرمی آب شور قدرت 1308 ½ نیوتن را نشان داد. به هر حال، نیروی گاز گرفتن مطلق در انسان تقریباً 34500 نیوتن است.

قدرت گزش نه به دندان ها بلکه به ماهیچه های فک بستگی دارد. در کروکودیل ها این ماهیچه ها بسیار متراکم هستند و تعداد زیادی از آنها وجود دارد. با این حال، بین ماهیچه های بسیار توسعه یافته که مسئول بستن دهان هستند (که چنین نیروی گاز گرفتن را ایجاد می کند) و ماهیچه های ضعیف مسئول باز کردن دهان تفاوت زیادی وجود دارد. این توضیح می دهد که چرا دهان بسته تمساح را می توان با چسب ساده در جای خود نگه داشت.

بیا، به من نشان بده که چه کسی تو را یک دلقک خطاب کرده است.

اما کروکودیل ها نه تنها برای کشتار بی رحمانه برای غذا، بلکه برای مراقبت از فرزندان خود نیز به فک نیاز دارند. تمساح‌های ماده اغلب بچه‌های خود را در آرواره‌های خود حمل می‌کنند (پیدا کردن مکان امن‌تری برای آنها دشوار است، زیرا چه کسی دوست دارد از آنجا بالا برود). دهان کروکودیل ها مجهز به گیرنده های بسیار حساسی است که به لطف آنها می توانند نیروی نیش خود را تنظیم کنند که به آنها اجازه می دهد طعمه را بهتر در آغوش بگیرند یا با دقت نوزادان را حمل کنند.

متأسفانه دندان های انسان پس از افتادن دندان های قدیمی دوباره رشد نمی کنند، اما آنها با تمساح ها مشترک هستند - مینای دندان.

تصویر شماره 1: دندان دمی تمساح Mississippiensis.

مینا پوسته بیرونی تاج دندان است. این قوی ترین قسمت بدن انسان و همچنین بسیاری از مهره داران دیگر است. با این حال، همانطور که می دانیم، دندان های ما با دندان های جدید تغییر نمی کنند، بنابراین مینای ما باید ضخیم تر باشد. اما در کروکودیل ها دندان های فرسوده با دندان های جدید جایگزین می شوند، بنابراین نیازی به مینای ضخیم نیست. کاملا منطقی به نظر می رسد، اما آیا واقعا اینطور است؟

دانشمندان می گویند که درک تغییرات در مینای دندان در یک تاکسون به ما این امکان را می دهد که در آینده بهتر به یاد بیاوریم که چگونه ساختار مینا بسته به بیومکانیک و رژیم غذایی حیوان تغییر می کند.

کروکودیل ها، یعنی آلتیژن mississippiensis، به دلایل مختلفی برای این مطالعه مناسب هستند. اولاً دندان ها، نیروی بایت و ساختار مینای آنها بسته به سن و جثه فرد تغییر می کند که این نیز به دلیل تغییر در رژیم غذایی است. ثانیاً، دندان های کروکودیل بسته به موقعیت آنها در فک، مورفولوژی های مختلفی دارند.

تصویر شماره 2: a و b تفاوت دندان ها را بین افراد بزرگ و کوچک نشان می دهد، c-f دندان های اجداد فسیلی کروکودیل های مدرن را نشان می دهد.

دندان‌های منقاری نازک هستند و برای گرفتن طعمه استفاده می‌شوند، در حالی که دندان‌های دمی صاف هستند و برای له کردن با نیروهای بایت بالاتر استفاده می‌شوند. به عبارت دیگر، بار روی دندان به موقعیت آن در فک و اندازه صاحب این فک بستگی دارد.

این مطالعه نتایج تجزیه و تحلیل و اندازه گیری ضخامت مینای مطلق (AET) و ضخامت مینای استاندارد شده با اندازه (نسبی) (RET) دندان های کروکودیل را ارائه می دهد.

AET تخمینی از فاصله متوسط ​​از محل اتصال مینا به عاج تا سطح خارجی مینا است و یک اندازه گیری خطی است. و RET یک مقدار بدون بعد است که به شما امکان می دهد ضخامت نسبی مینا را در مقیاس های مختلف مقایسه کنید.

دانشمندان AET و RET دندان های منقاری (در "بینی" فک)، میانی (در وسط ردیف) و دمی (در پایه فک) را در هفت فرد از این گونه ارزیابی کردند. آلتیژن mississippiensis.

همچنین توجه به این نکته مهم است که ساختار مینای دندان می تواند به رژیم غذایی فرد و گونه به طور کلی بستگی داشته باشد. کروکودیل ها رژیم غذایی بسیار گسترده ای دارند (آنچه صید می کنند همان چیزی است که می خورند) اما با بستگانشان که مدت هاست منقرض شده اند متفاوت است. برای آزمایش این موضوع از منظر مینای دندان، دانشمندان یک تجزیه و تحلیل AET و RET از فسیل ها انجام دادند. Protosuchidae (UCMP 97638)، Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) و آلگوناتوسچوس (YPM-PU 16989). Protosuchidae نماینده دوره ژوراسیک است، Iharkutosuchus - دوره کرتاسه، و آلگوناتوسچوس از ائوسن

قبل از شروع اندازه‌گیری‌های واقعی، محققان چندین فرضیه نظری را مطرح کردند:

• فرضیه 1a - از آنجایی که AET یک اندازه گیری خطی است و باید به اندازه بستگی داشته باشد، انتظار می رود واریانس در AET با اندازه جمجمه به بهترین شکل توضیح داده شود.
• فرضیه 1b- از آنجایی که RET بر اساس اندازه استاندارد شده است، انتظار می رود واریانس در RET با موقعیت دندان به بهترین شکل توضیح داده شود.
• فرضیه 2a - از آنجا که AET و طول جمجمه معیارهای خطی اندازه هستند، باید با شیب ایزومتریک مقیاس شوند.
• فرضیه 2b - از آنجایی که دندان های دمی بیشترین نیروهای بایت را در قوس دارند، بنابراین RET در دندان های دمی بالاتر خواهد بود.

جداول زیر داده های نمونه (جمجمه کروکودیل ها آلتیژن mississippiensis، از ذخیره گاه راکفلر در گرند چنیر، لوئیزیانا و فسیل ها گرفته شده است).

جدول شماره 1: داده های اسکن دندان های کروکودیل (منقاری، متوسط ​​و دمی).

جدول شماره 2: داده های دندانی (LSkull - طول جمجمه، hCrown - ارتفاع تاج، VE - حجم مینا، VD - حجم عاج، SAEDJ - ناحیه رابط مینا و عاج، AET - ضخامت مینا مطلق، RET - ضخامت نسبی مینا).

نتایج مطالعه

با توجه به داده های دندانپزشکی ارائه شده در جدول 2، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که ضخامت مینا به صورت ایزومتریک با طول جمجمه، صرف نظر از موقعیت دندان، مقیاس می شود.

جدول شماره 3: مقادیر AET و RET بسته به متغیرها.

تصویر شماره 3: مقیاس بندی AET/RET نسبت به طول جمجمه.

در عین حال، ضخامت مینای دندان‌های دمی بسیار بیشتر از سایرین است، اما این به طول جمجمه نیز بستگی ندارد.

جدول شماره 4: مقادیر متوسط ​​ضخامت مینای دندان در مهره داران بالاتر (Crocodyliform - گروه برون تاکسونی تمساح ها، دایناسورها - دایناسورها، Artiodactyl - artiodactyls، Odontocete - زیر رده سیتاس ها، Perissodactyl - Primates-primates - ungulates جوندگان - جوندگان).

تصویر شماره 4: ضخامت مینای دندان های دمی بیشتر از سایر دندان ها است.

داده های مربوط به جرم گیری (جدول شماره 3) فرضیه 1a را تایید کرد و وابستگی مقدار AET را به طول جمجمه و نه به موقعیت دندان توضیح داد. اما مقادیر RET، برعکس، به موقعیت دندان در ردیف بستگی دارد، نه به طول جمجمه، که فرضیه 1b را تایید می کند.

فرضیه‌های باقی‌مانده (2a و 2b) نیز به شرح زیر از تحلیل میانگین ضخامت مینای دندان‌ها با موقعیت‌های مختلف در ردیف تأیید شد.

مقایسه ضخامت مینای تمساح مدرن می سی سی پی و اجداد باستانی آن شباهت های زیادی را نشان داد، اما تفاوت هایی نیز وجود داشت. بنابراین، در Allognathosuchus ضخامت مینای دندان تقریباً 33٪ بیشتر از کروکودیل های مدرن است (تصویر زیر).

تصویر شماره 5: مقایسه میانگین ضخامت مینای تمساح و تمساح فسیلی بر اساس ارتفاع تاج دندان.

با جمع بندی تمام داده های فوق، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که ضخامت مینای دندان به طور مستقیم به، به اصطلاح، نقش دندان ها بستگی دارد. اگر این دندان ها برای له کردن مورد نیاز باشند، مینای دندان به طور قابل توجهی ضخیم تر می شود. قبلاً مشخص شده بود که فشار (نیروی فشاری) دندان‌های دمی بیشتر از دندان‌های منقاری است. این دقیقاً به دلیل نقش آنها - نگه داشتن طعمه و خرد کردن استخوان ها است. بنابراین، مینای ضخیم‌تر از آسیب به دندان‌ها جلوگیری می‌کند، دندان‌هایی که تحت حداکثر استرس در هنگام تغذیه هستند. در واقع، شواهد نشان می‌دهد که دندان‌های دمی در کروکودیل‌ها، علی‌رغم استرس شدید، کمتر می‌شکنند.

علاوه بر این، مشخص شد که دندان آلگوناتوسچوس مینای دندان به طور قابل توجهی ضخیم تر از سایر تمساح های مورد مطالعه است. اعتقاد بر این است که این گونه فسیلی ترجیح می دهد از لاک پشت ها تغذیه کند و خرد کردن پوسته آنها به دندان های قوی و مینای ضخیم نیاز دارد.

دانشمندان همچنین ضخامت مینای کروکودیل ها و برخی دایناسورها را با وزن و اندازه تخمینی مربوطه مقایسه کردند. این تجزیه و تحلیل نشان داد که کروکودیل ها مینای ضخیم تری داشتند (نمودار زیر).

تصویر شماره 6: مقایسه ضخامت مینای کروکودیل ها و دایناسورها.

عجیب است که مینای تیرانوسورید تقریباً به ضخامت مینای آلوگناتوسچوس بسیار کوچکتر و حتی کروکودیل های مدرن بود. منطقی است که ساختار دندان کروکودیل ها با عادات آنها از نظر شکار و رژیم غذایی توضیح داده شود.

با این حال، با وجود سوابق آنها، مینای آرکوسورها (تمساح ها، دایناسورها، پتروسورها و غیره) نازک تر از پستانداران است.

تصویر شماره 7: مقایسه ضخامت مینای دندان (AET) کروکودیل ها و برخی از گونه های پستاندار.

چرا مینای شکارچیانی که به شدت به آرواره های خود متکی هستند از پستانداران نازک تر است؟ پاسخ به این سوال در ابتدا بود - جایگزینی دندان های فرسوده با دندان های جدید. اگرچه کروکودیل ها دندان های قوی دارند، اما به اصطلاح به دندان های فوق العاده قوی نیاز ندارند، زیرا همیشه یک دندان جدید جایگزین دندان شکسته می شود. پستانداران (بیشتر) این استعداد را ندارند.

تصویر شماره 8: مقایسه ضخامت مینای دندان (RET) کروکودیل ها و برخی از گونه های پستاندار.

به طور دقیق تر، ضخامت مینای دندان در آرکوسورها از 0.01 تا 0.314 میلی متر و در پستانداران از 0.08 تا 2.3 میلی متر متغیر است. تفاوت، همانطور که می گویند، آشکار است.

برای نگاه دقیق تر به تفاوت های ظریف مطالعه، توصیه می کنم نگاهی به آن بیندازید گزارش دانشمندان

خاتمه

دندان ها، مهم نیست که چقدر عجیب به نظر می رسد، ابزار بسیار مهمی در به دست آوردن غذا هستند. بله، انسان مدرن همیشه می تواند هر گونه نقص مرتبط با دندان ها را اصلاح کند، اما در میان نمایندگان وحشی دندانپزشکی وجود ندارد. حتی مردم همیشه نمی دانستند درمان دندان چیست. بنابراین، برخی از گونه ها دندان های محکم و بادوام را انتخاب می کنند، در حالی که برخی دیگر ترجیح می دهند آنها را مانند دستکش تغییر دهند. کروکودیل ها و خویشاوندان دور آنها را می توان در هر دو گروه طبقه بندی کرد. مینای دندان که برای نگهداری موثر طعمه و خرد کردن استخوان‌ها ضروری است، در کروکودیل‌ها کاملاً ضخیم است، اما با توجه به استرس شدید، دندان‌های آن‌ها هنوز فرسوده شده و گاهی می‌شکنند. در چنین مواردی یک دندان جدید جای دندان قدیمی را می گیرد.

برای یک فرد، یکی از ویژگی های متمایز کننده انگشت شست مخالف است که در بسیاری از تلاش ها به ما کمک زیادی کرده است، از "چماق بگیر و همسایه مزاحم را به شاخه بزن" و با "قلم بگیر و غزل بنویس" پایان می یابد. ” برای کروکودیل ها، چنین ابزاری آرواره ها، به ویژه دندان هایشان است. این قسمت از بدن است که کروکودیل ها را به شکارچیان خطرناک و کشنده تبدیل می کند که باید از آنها دوری کرد.

جمعه آف تاپ:

یک کارتون کوتاه بسیار جالب و زیبا که در آن کروکودیل کاملاً یک تمساح نیست.

کارتون در مورد اینکه چگونه نمی توانید به "الوارهای" مشکوک در آب اعتماد کنید، به خصوص اگر شما یک حیوان وحشی هستید.

از تماشای شما متشکریم، کنجکاو بمانید و آخر هفته خوبی داشته باشید! 🙂

از اینکه با ما ماندید متشکرم آیا مقالات ما را دوست دارید؟ آیا می خواهید مطالب جالب تری ببینید؟ با ثبت سفارش یا معرفی به دوستان از ما حمایت کنید 30٪ تخفیف برای کاربران Habr در آنالوگ منحصر به فرد سرورهای سطح ورودی که توسط ما برای شما اختراع شده است: تمام حقیقت در مورد VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps از 20 دلار یا چگونه سرور را به اشتراک بگذاریم؟ (در دسترس با RAID1 و RAID10، حداکثر 24 هسته و حداکثر 40 گیگابایت DDR4).

Dell R730xd 2 برابر ارزان تر است؟ فقط اینجا 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV از 199 دلار در هلند! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - از 99 دلار! در مورد بخوانید نحوه ساخت شرکت زیرساخت کلاس با استفاده از سرورهای Dell R730xd E5-2650 v4 به ارزش 9000 یورو برای یک پنی؟

منبع: www.habr.com