Entrate in un corridoio con luci soffuse, dove vi incontrate con anime abbandonate, tormentate da dolore e sofferenza. Ma qui non troveranno pace, poiché dietro ogni porta li attendono ancor più tormenti e paure, riempiendo ogni cellula del corpo e occupando ogni pensiero. Vi avvicinate a una delle porte, dietro la quale si ode un crepitio infernale e un ronzio che penetra fino alle ossa. Raccolta l'ultima dose di coraggio, allungate una mano fredda per la paura verso la maniglia della porta, quando all'improvviso qualcuno tocca la vostra spalla da dietro, facendovi sobbalzare dalla sorpresa. "Il dottore sarà libero tra qualche minuto. Si accomodi, la chiameremo," vi dice la dolce voce di un'infermiera. Evidentemente, così si immaginano la visita dal dentista alcune persone che hanno un'opinione molto negativa su questi "sadici" in camice bianco. Ma oggi non parleremo di dentofobia, bensì di coccodrilli. Sì, proprio di loro, in particolare dei loro denti, che non necessitano di alcuna cura dentale.
Ricercatori dell'Università del Missouri (USA) hanno condotto uno studio sui denti dei coccodrilli, rivelando interessanti peculiarità dello smalto di questi cacciatori impeccabili, che si affidano proprio alle loro mascelle. Cosa hanno scoperto i ricercatori, quali sono le differenze tra i denti dei coccodrilli moderni e quelli dei loro antenati preistorici, e qual è l'utilità di questa ricerca? Scopriamolo nel rapporto del gruppo di ricerca.
La base della ricerca
Per la maggior parte dei vertebrati, i denti sono un attributo essenziale per ottenere e consumare cibo (esclusi i formichieri). Alcuni predatori si affidano alla velocità durante la caccia (ghepardi), altri al lavoro di squadra (leoni), mentre per alcuni è fondamentale la forza del morso. Questo vale anche per i coccodrilli, che si avvicinano alle loro prede in acqua e le afferrano con le loro potenti mascelle. Per impedire alla preda di scappare, la cattura deve essere potente, il che comporta grandi sollecitazioni sulla struttura ossea. Per mitigare l'effetto negativo dei loro potenti morsi, i coccodrilli possiedono un palato osseo secondario, che è fisso e saldamente connesso al cranio.
Una dimostrazione chiara della chiusura e apertura della mandibola del coccodrillo.
Una delle caratteristiche principali dei denti dei coccodrilli è la loro continua sostituzione con nuovi denti quando quelli vecchi si usurano. I denti dei coccodrilli ricordano infatti una matrioska, all'interno della quale si sviluppano nuovi denti. Circa ogni 2 anni, ciascun dente della mandibola viene sostituito da un nuovo dente.
Osserva quanto bene si chiude questa "trappola dentale".
I denti dei coccodrilli sono divisi in diverse categorie in base alla forma e alla funzione corrispondente. Nella parte anteriore della mandibola ci sono 4 grandi zanne, necessarie per afferrare la preda in modo efficace. A metà si trovano dentini più spessi, che aumentano lungo la mandibola. Questa parte è utile per tagliare la preda. Alla base, i denti si allargano e diventano più piatti, permettendo ai coccodrilli di schiacciare i gusci dei molluschi e i carapaci delle tartarughe, proprio come si fa con i semi.
Quanto è forte la mascella di un coccodrillo? Naturalmente, dipende dalle sue dimensioni e dalla specie. Ad esempio, nel 2003 è stato scoperto che un alligatore del Mississippi di 272 chilogrammi morde con una forza di circa 9500 N (N è Newton, 1 N = 1 kg·m/s²). Mentre un coccodrillo postosi di 1308 chilogrammi ha dimostrato di avere una forza incredibile di circa 34500 N. Per inciso, la forza del morso umano è di circa 1498 N.
La forza del morso non dipende tanto dai denti, quanto dai muscoli della mascella. Nei coccodrilli, questi muscoli sono molto spessi e numerosi. Tuttavia, c'è una grande differenza tra i muscoli molto sviluppati che servono per chiudere la bocca (che conferiscono tanta forza al morso) e i muscoli deboli responsabili dell'apertura della bocca. Questo spiega perché la bocca di un coccodrillo chiusa può essere tenuta con semplici strisce di nastro adesivo.
Allora, mostrami chi ti ha chiamato nanerottolo.
Ma la mascella dei coccodrilli non è necessaria solo per omicidi spietati per nutrirsi, ma anche per prendersi cura della propria prole. Le femmine di coccodrillo spesso trasportano i propri piccoli proprio tra le mascelle (è difficile trovare un posto più sicuro per loro, poiché chi oserebbe avvicinarsi?). La bocca dei coccodrilli è dotata di recettori molto sensibili, che consentono loro di regolare la forza della morsa, permettendo di trattenere meglio le prede o di trasportare delicatamente i cuccioli.
I denti umani, sfortunatamente, non ricrescono dopo la caduta di quelli vecchi, ma c'è qualcosa in comune con i coccodrilli: lo smalto.
Immagine n. 1: dente caudale dell'alligatore del Mississippi (Alligator mississippiensis).
Lo smalto è il rivestimento esterno della parte coronale del dente. È la parte più durevole del corpo umano, così come di molti altri vertebrati. Tuttavia, come sappiamo, i nostri denti non vengono rimpiazzati, quindi il nostro smalto deve essere più spesso. Ma nei coccodrilli, i denti usurati vengono sostituiti con nuovi, quindi non c'è bisogno di uno smalto spesso. Sembra del tutto logico, ma è davvero così?
Gli studiosi affermano che comprendere i cambiamenti dello smalto all'interno di un unico tassone permetterà, in futuro, di capire meglio come varia la struttura dello smalto in base alla biomeccanica e alla dieta dell'animale.
I coccodrilli, e in particolare Alligator mississippiensis, sono particolarmente adatti per questo studio per diverse ragioni. In primo luogo, i loro denti, la forza del morso e la struttura dello smalto cambiano in base all'età e alle dimensioni dell'individuo, influenzati anche dal cambiamento della dieta. In secondo luogo, i denti dei coccodrilli presentano una morfologia differente a seconda della loro posizione nella mascella.
Immagine n. 2: a e b mostrano la differenza tra i denti di individui grandi e piccoli, c-e mostrano i denti degli antenati fossili dei coccodrilli moderni.
I denti rostrali sono sottili e vengono utilizzati per afferrare le prede, mentre i denti caudali sono smussati e utilizzati per schiacciare con forze di morso più elevate. In altre parole, il carico sul dente dipende dalla sua posizione nella mascella e dalle dimensioni del proprietario di quella mascella.
Questo studio presenta i risultati dell'analisi e delle misurazioni dello spessore assoluto dello smalto (AET) e dello spessore dello smalto standardizzato per dimensione (relativo) (RET) dei denti del coccodrillo.
L'AET rappresenta una valutazione della distanza media dal giunto smalto-dentinario alla superficie esterna dello smalto ed è una misura lineare. L'RET è una grandezza adimensionale che consente di confrontare lo spessore relativo dello smalto su diverse scale.
Gli scienziati hanno valutato l'AET e l'RET dei denti rostrali (nella “naso” della mandibola), intermedi (al centro della fila) e caudali (alla base della mandibola) in sette esemplari della specie. Alligator mississippiensis.
È importante notare che la struttura dello smalto può dipendere dalla dieta dell'individuo e dell'intera specie in generale. Nei coccodrilli, la dieta è molto varia (ciò che catturano sarà il pranzo), ma è diversa da quella dei loro parenti che sono già estinti. Per verificare questo in termini di smalto, gli scienziati hanno condotto un'analisi dell'AET e dell'RET dei fossili. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) e Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae è un rappresentante del periodo giurassico, Iharkutosuchus del periodo cretaceo, e Allognathosuchus dell'eocene.
Prima di iniziare le misurazioni effettive, i ricercatori hanno fatto brainstorming e proposto diverse ipotesi teoriche:
- ipotesi 1a — poiché l'AET è una misura lineare e dovrebbe dipendere dalla dimensione, si presume che la variabilità nell'AET sia meglio spiegata dalla dimensione del cranio;
- ipotesi 1b — poiché il RET è standardizzato in base alla dimensione, si presume che la variabilità nel RET sia meglio spiegata dalla posizione del dente;
- ipotesi 2a — poiché l'AET e la lunghezza del cranio sono misure lineari della dimensione, esse dovrebbero scalare con una pendenza isometrica;
- ipotesi 2b — poiché i denti caudali subiscono le maggiori forze di morso nella serie dentaria, il RET sarà quindi maggiore nei denti caudali.
Nelle tabelle sottostanti sono presentati i dati dei campioni (crani di coccodrilli di specie Alligator mississippiensis, prelevati dalla riserva Rockefeller a Grand Chenier, Louisiana, e fossili).
Tabella n. 1: dati sui denti dei coccodrilli (rostali, intermedi e caudali).
Tabella n. 2: dati sui denti (LSkull — lunghezza del cranio, hCrown — altezza della corona, VE — volume dello smalto, VD — volume della dentina, SAEDJ — area dell'interfaccia smalto-dentina, AET — spessore assoluto dello smalto, RET — spessore relativo dello smalto).
Risultati della ricerca
Secondo i dati dentali presentati nella Tabella n. 2, i ricercatori hanno concluso che lo spessore dello smalto si scala isometricamente con la lunghezza del cranio, indipendentemente dalla posizione del dente.
Tabella n. 3: valori di AET e RET in relazione alle variabili.
Immagine n. 3: scala di AET/RET rispetto alla lunghezza del cranio.
Nel frattempo, lo spessore dello smalto sui denti caudali è significativamente maggiore rispetto agli altri, ma questo non dipende neanche dalla lunghezza del cranio.
Tabella n. 4: valori medi dello spessore dello smalto nei vertebrati superiori (Crocodyliformi - un gruppo tassonomico dei coccodrilli, Dinosauri - dinosauri, Artiodactili - mammiferi ungulati, Odontoceti - sottoordini dei cetacei, Perissodattili - ungulati dispari, Primati - primati, Rodenti - roditori).
Immagine n. 4: lo spessore dello smalto dei denti caudali è maggiore rispetto agli altri.
I dati riguardanti la scala (tab. n. 3) hanno confermato l'ipotesi 1a, che spiega la dipendenza del valore di AET dalla lunghezza del cranio e non dalla posizione del dente. Al contrario, i valori di RET dipendono dalla posizione del dente nella serie, e non dalla lunghezza del cranio, a conferma dell'ipotesi 1b.
Le altre ipotesi (2a e 2b) sono state anch'esse confermate, come evidentemente dimostrano i dati sull'analisi dello spessore medio dello smalto dentale in posizioni diverse nella serie.
Il confronto dello spessore dello smalto tra l'alligatore del Mississippi moderno e i suoi antenati antichi ha mostrato molte somiglianze, ma anche differenze. Ad esempio, in Allognathosuchus, lo spessore dello smalto è circa il 33% superiore rispetto a quello dei coccodrilli moderni (vedi immagine sottostante).
Immagine n. 5: confronto dello spessore medio dello smalto tra alligatore e coccodrilli fossili in base all'altezza della corona dentale.
Riassumendo tutti i dati sopra menzionati, gli scienziati sono giunti alla conclusione che lo spessore dello smalto dipende direttamente, per così dire, dal ruolo dei denti. Se questi denti sono necessari per tritare, allora il loro smalto sarà notevolmente più spesso. In precedenza era stato stabilito che la pressione (forza di compressione) dei denti caudali è superiore a quella dei denti rostrali. Questo è legato proprio al loro ruolo: mantenere la preda e triturare le ossa. Pertanto, uno smalto più spesso previene i danni ai denti che durante l'alimentazione sono sottoposti a carichi massimi. E in effetti, i dati indicano che i denti caudali nei coccodrilli si rompono significativamente meno spesso, nonostante i carichi elevati.
Inoltre, è stato scoperto che i denti Allognathosuchus hanno uno smalto notevolmente più spesso rispetto a quello degli altri coccodrilli analizzati. Si ritiene che questa specie fossile preferisse nutrirsi di tartarughe, e per triturare i loro gusci servono denti robusti e smalto spesso.
Gli scienziati hanno anche effettuato un confronto dello spessore dello smalto dei coccodrilli e di alcuni dinosauri di peso e dimensione presumibilmente corrispondenti. Questa analisi ha dimostrato che i coccodrilli avevano uno smalto più spesso (grafico sottostante).
Immagine n. 6: confronto dello spessore dello smalto di coccodrilli e dinosauri.
Curiosamente, lo smalto del tirannosauro era praticamente spesso quanto quello di Allognathosuchus, molto più piccolo, e persino di alcuni coccodrilli moderni. È logico che la struttura dei denti dei coccodrilli sia spiegabile con il loro comportamento riguardo la caccia e la dieta.
Tuttavia, nonostante i loro record, lo smalto degli arcosauri (coccodrilli, dinosauri, pterosauri, ecc.) è più sottile di quello dei mammifer.
Immagine n. 7: confronto dello spessore dello smalto (AET) di coccodrilli e alcune specie di mammiferi.
Perché lo smalto di predatori che dipendono così tanto dalle loro mascelle è più sottile di quello dei mammiferi? La risposta a questa domanda è stata già data: la sostituzione dei denti usurati con i nuovi. Anche se i coccodrilli hanno denti robusti, non hanno bisogno di denti eccessivamente robusti, dato che un nuovo dente arriva sempre a sostituire quello rotto. I mammiferi, per la maggior parte, non possiedono questo talento.
Immagine n. 8: confronto dello spessore dello smalto (RET) di coccodrilli e alcune specie di mammiferi.
Se vogliamo essere precisi, lo spessore dello smalto negli archosauridi varia da 0,01 a 0,314 mm, mentre nei mammiferi da 0,08 a 2,3 mm. La differenza, come si suol dire, è evidente.
Per una comprensione più approfondita delle sfumature della ricerca, consiglio di dare un'occhiata a
Epilogo
I denti, per quanto strano possa sembrare, sono strumenti estremamente importanti nella cattura del cibo. Sì, l'essere umano moderno può sempre rimediare a qualsiasi difetto dentale, ma tra le creature selvatiche non ci sono dentisti. Nemmeno gli esseri umani sapevano sempre cosa fosse il trattamento dentale. Così, alcune specie scelgono denti forti e resistenti, mentre altre preferiscono cambiarli come guanti. I coccodrilli e i loro parenti più lontani appartengono a entrambe le categorie. Lo smalto sui denti, fondamentale per afferrare efficacemente la preda e frantumare le ossa, nei coccodrilli è piuttosto spesso, ma, date le pesanti sollecitazioni, i loro denti si consumano e talvolta si rompono. In tali casi, un nuovo dente cresce al posto di quello vecchio.
Un tratto distintivo per l'essere umano è il pollice opponibile, che ci ha aiutato molto in tante avventure, da 'prendere un bastone e colpire il vicino fastidioso' a 'prendere una penna e scrivere un sonetto'. Per i coccodrilli, invece, uno strumento simile sono le loro mascelle, in particolare i denti. Proprio questa parte del corpo rende i coccodrilli cacciatori così pericolosi e letali, da evitare con cautela.
Off-topic del venerdì:
Un cortometraggio molto curioso e esteticamente bello, in cui un coccodrillo non è proprio un coccodrillo.
Un film animato che insegna a non fidarsi di 'tronchi' sospetti nell'acqua, specialmente se sei un'antilope gnu.
Grazie per l'attenzione, continuate a essere curiosi e buon fine settimana a tutti, ragazzi! 🙂
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Fonte: habr.com
