Entrate nel corridoio con una luce soffusa, dove incontrate anime sfortunate, tormentate dal dolore e dalle sofferenze. Ma qui non troveranno pace, perché dietro ogni porta li attendono ulteriori torture e paure che riempiono ogni cellula del corpo e invadono ogni pensiero. Vi avvicinate a una delle porte, dietro la quale si sente un urlo infernale e un ronzio che penetrano fin nelle ossa. Raccolti gli ultimi brividi di coraggio, porgete la mano gelida per la paura alla maniglia della porta, quando improvvisamente qualcuno vi tocca la spalla da dietro, e sobbalzando per la sorpresa, vi voltate. "Il dottore sarà libero tra qualche minuto. Sedetevi pure, vi chiameremo," dice una voce gentile della infermiera. Evidentemente, così si immaginano alcune persone una visita dal dentista, che hanno un'opinione estremamente negativa su questi "sadici" in camice bianco. Ma oggi non parleremo di dentofobia, parleremo di coccodrilli. Sì, proprio di loro, e più precisamente dei loro denti, che non necessitano di trattamenti odontoiatrici.
I ricercatori dell'Università del Missouri (USA) hanno condotto uno studio sui denti dei coccodrilli, mostrando interessanti caratteristiche dello smalto di questi perfetti predatori, che si basano proprio sulle loro mascelle. Cosa hanno scoperto gli scienziati, in che modo i denti dei moderni coccodrilli si differenziano da quelli dei loro parenti preistorici e quale beneficio deriva da questo studio? Lo scopriremo dalla relazione del gruppo di ricerca.
Fondamenti della ricerca
Per la maggior parte dei vertebrati, i denti sono un attributo imprescindibile per ottenere e consumare cibo (eccetto gli formichieri). Alcuni predatori si basano sulla velocità durante la caccia (gepardi), alcuni sulla collettività (leoni), mentre per altri gioca un ruolo enorme la potenza del loro morso. Questo vale anche per i coccodrilli, che si avvicinano alle loro prede in acqua e le afferrano con le loro possenti mascelle. Affinché la preda non possa liberarsi, la presa deve essere forte, il che si traduce in carichi elevati sulla struttura ossea. Per neutralizzare l'effetto negativo dei loro potenti morsi, i coccodrilli hanno un palato osseo secondario che è saldamente collegato al cranio.
Una dimostrazione visiva della chiusura e apertura della mascella di un coccodrillo.
Una delle caratteristiche principali dei denti dei coccodrilli è la loro sostituzione continua con nuovi denti quando quelli vecchi si consumano. Infatti, i denti dei coccodrilli assomigliano a una matrioska, all'interno della quale si sviluppano nuovi denti. Circa ogni 2 anni, ciascun dente della mascella viene sostituito con uno nuovo.
Fai attenzione a quanto si chiude saldamente questa "trappola dentale".
I denti dei coccodrilli sono suddivisi in diverse categorie in base alla forma e alla funzione corrispondente. All'inizio della mascella ci sono 4 grandi zanne, che servono per afferrare efficacemente la preda. Al centro si trovano denti più robusti, che aumentano lungo la mascella. Questa parte è necessaria per tagliare la preda. Alla base, i denti si allargano e diventano più piatti, il che consente ai coccodrilli di rompere i gusci dei molluschi e i carapaci delle tartarughe, come semi.
Quanto è potente la mascella di un coccodrillo? Ovviamente, ciò dipende dalle sue dimensioni e dalla specie. Ad esempio, nel 2003 si è scoperto che un alligatore del Mississippi di 272 kg morde con una forza di circa 9500 N (N è Newton, 1 N = 1 kg·m/s2). D'altra parte, un coccodrillo marino di 1308 kg ha dimostrato una forza straordinaria di circa 34500 N. Per inciso, la forza massima di morso di un essere umano è di circa 1498 N.
La forza del morso dipende più dai muscoli della mascella che dai denti. Nei coccodrilli, questi muscoli sono molto densi e numerosi. Tuttavia, esiste una forte differenza tra muscoli molto sviluppati, responsabili della chiusura della bocca (che fornisce tale forza di morso), e muscoli deboli, responsabili dell'apertura della bocca. Questo spiega perché la bocca di un coccodrillo chiusa può essere mantenuta con semplice nastro adesivo.
Dai, mostra chi ti ha chiamato 'piccolo'.
Ma la mascella dei coccodrilli non serve solo per uccisioni spietate a scopo di nutrimento, ma anche per prendersi cura della propria prole. Le femmine di coccodrillo spesso trasportano i propri piccoli proprio nella mascella (è difficile trovare un posto più sicuro per loro, poiché chi oserebbe avvicinarsi?). La bocca dei coccodrilli è dotata di recettori molto sensibili, grazie ai quali possono regolare la forza della morsa, permettendo loro di trattenere meglio la preda o portare delicatamente i piccoli.
Sfortunatamente, i denti umani non ricrescono dopo che i vecchi cadono, 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 la parte esterna della corona del dente. È la parte più resistente del corpo umano, così come di molti altri vertebrati. Tuttavia, a differenza nostra, come sappiamo, i denti non si sostituiscono, quindi il nostro smalto deve essere più spesso. Negli alligatori, i denti usurati vengono sostituiti da nuovi, quindi non c'è bisogno di uno smalto spesso. Sembra piuttosto logico, ma sarà davvero così?
Gli scienziati affermano che comprendere i cambiamenti dello smalto all'interno di un singolo taxon permetterà in futuro di ricordare meglio come cambia la struttura dello smalto a seconda della biomeccanica e della dieta dell'animale.
Gli alligatori, e in particolare Alligator mississippiensis, sono particolarmente adatti per questa ricerca per diversi motivi. In primo luogo, i loro denti, la forza del morso e la struttura dello smalto cambiano a seconda dell'età e delle dimensioni dell'individuo, il che è anche influenzato dal cambiamento della dieta. In secondo luogo, i denti degli alligatori hanno una morfologia diversa a seconda della loro posizione nella mascella.
Immagine n. 2: a e b mostrano la differenza dei denti tra individui grandi e piccoli, c-e mostrano i denti dei fossili degli antenati degli attuali alligatori.
I denti rostrali sono sottili e vengono utilizzati per afferrare la preda, mentre i denti caudali sono ottusi e vengono utilizzati per triturare con forze di morso superiori. In altre parole, il carico sul dente dipende dalla sua posizione nella mascella e dalle dimensioni del proprietario di quella mascella.
Questa ricerca presenta i risultati dell'analisi e delle misurazioni dello spessore assoluto dello smalto (AET) e della sua misura normalizzata (spessore relativo) (RET) dei denti degli alligatori.
L'AET è una valutazione della distanza media dall'interfaccia smalto-dentina alla superficie esterna dello smalto e rappresenta una misura lineare. La RET è una grandezza adimensionale, che consente di confrontare lo spessore relativo dello smalto in diverse scale.
Gli scienziati hanno valutato AET e RET dei denti rostrali (nella "parte anteriore" della mascella), intermedi (nel mezzo della fila) e caudali (alla base della mascella) in sette individui della specie. Alligator mississippiensis.
È importante notare che la struttura dello smalto può dipendere dalla dieta dell'individuo e dell'intera specie in generale. I coccodrilli hanno una dieta piuttosto ampia (quello che catturano sarà il pranzo), ma è diversa da quella dei loro parenti, che si sono già estinti da tempo. Per verificare questo dal punto di vista dello smalto, i ricercatori hanno condotto un'analisi AET e 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 dell'inizio delle misurazioni effettive, i ricercatori hanno fatto un brainstorming e hanno proposto diverse ipotesi teoriche:
- ipotesi 1a — poiché l'AET è una misura lineare e dovrebbe dipendere dalla dimensione, si presume che la dispersione nell'AET sarà meglio spiegata dalla dimensione del cranio;
- ipotesi 1b — poiché il RET è standardizzato per dimensione, si presume che la dispersione nel RET sarà meglio spiegata dalla posizione del dente;
- ipotesi 2a — poiché AET e lunghezza del cranio sono misure lineari di dimensione, dovrebbero scalare con una pendenza isometrica;
- ipotesi 2b — poiché i denti caudali subiscono le forze di morso più elevate nella serie dentale, il RET sarà quindi maggiore nei denti caudali.
Nelle tabelle sottostanti sono presentati i dati dei campioni (crani di coccodrilli della specie Alligator mississippiensis, prelevati dalla riserva Rockefeller a Grand Chenier, Louisiana, e fossili).
Tabella n. 1: dati della scansione dei 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 dello studio
In base ai dati dentali presentati nella tabella n. 2, i ricercatori hanno concluso che lo spessore dello smalto 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: scaling di AET/RET in relazione alla lunghezza del cranio.
Nel frattempo, lo spessore dello smalto sui denti caudali è significativamente maggiore rispetto agli altri, ma non dipende nemmeno dalla lunghezza del cranio.
Tabella n. 4: valori medi dello spessore dello smalto nei vertebrati superiori (Crocodyliformes — gruppo tassonomico dei coccodrilli, Dinosauria — dinosauri, Artiodactyla — ungulati pari, Odontoceti — sottordine dei cetacei, Perissodactyla — ungulati dispari, Primates — primati, Rodentia — roditori).
Immagine n. 4: lo spessore dello smalto dei denti caudali è maggiore rispetto agli altri.
I dati riguardanti la scalatura (tab. n. 3) hanno confermato l'ipotesi 1a, che spiega la dipendenza del valore AET dalla lunghezza del cranio e non dalla posizione del dente. Al contrario, i valori RET dipendono dalla posizione del dente nella serie e non dalla lunghezza del cranio, il che conferma l'ipotesi 1b.
Le altre ipotesi (2a e 2b) sono state anch'esse confermate, come indicato dai dati dell'analisi dello spessore medio dello smalto dei denti con diversa disposizione nella serie.
Il confronto dello spessore dello smalto tra l'alligatore mississippiano moderno e i suoi antichi antenati ha mostrato molte affinità, ma anche differenze. Così, in Allognathosuchus, lo spessore dello smalto è circa il 33% maggiore rispetto ai coccodrilli moderni (immagine sotto).
Immagine n. 5: confronto dello spessore medio dello smalto tra l'alligatore e i coccodrilli fossili in base all'altezza della corona dentale.
Riassumendo tutti i dati sopra citati, gli scienziati hanno concluso che lo spessore dello smalto dipende direttamente, per così dire, dal ruolo dei denti. Se questi denti sono necessari per frantumare, allora il loro smalto sarà notevolmente più spesso. In precedenza era stato accertato che la pressione (forza di compressione) dei denti caudali è superiore a quella dei denti rostrali. Questo è strettamente legato al loro ruolo nella cattura della preda e nella frantumazione delle ossa. Pertanto, uno smalto più spesso previene il danneggiamento dei denti, che durante l'alimentazione sono sottoposti a carichi massimi. E infatti, i dati indicano che i denti caudali nei coccodrilli si rompono significativamente meno, nonostante i carichi gravi.
Inoltre, è stato scoperto che i denti Allognathosuchus hanno uno smalto significativamente più spesso rispetto agli altri coccodrilli esaminati. Si ritiene che questa specie fossile preferisse nutrirsi di tartarughe, e per frantumare i loro gusci sono necessari denti robusti e smalto spesso.
Gli scienziati hanno inoltre confrontato lo spessore dello smalto dei coccodrilli e di alcuni dinosauri, corrispondenti al presunto peso e dimensione. Questa analisi ha mostrato che nei coccodrilli lo smalto era più spesso (grafico sotto).
Immagine n. 6: confronto spessore dello smalto dei coccodrilli e dei dinosauri.
Curiosamente, lo smalto del Tyrannosaurus era praticamente spesso quanto quello dell'Allognathosuchus, molto più piccolo, e persino quello dei coccodrilli moderni. È logico che la struttura dei denti dei coccodrilli si spiega attraverso le loro abitudini in termini di caccia e dieta.
Tuttavia, nonostante i loro record, lo smalto degli arcosauri (coccodrilli, dinosauri, pterosauri, ecc.) è più sottile rispetto a quello dei mammiferi.
Immagine n. 7: confronto spessore dello smalto (AET) dei coccodrilli e di alcune specie di mammiferi.
Perché lo smalto degli predatori, che si affidano così tanto alle loro mascelle, è più sottile rispetto a quello dei mammiferi? La risposta a questa domanda è stata data fin dall'inizio: la sostituzione dei denti usurati con nuovi. Anche se i coccodrilli hanno denti robusti, non hanno bisogno di denti così resistenti, poiché un nuovo dente arriverà sempre a sostituire quello rotto. I mammiferi (per la maggior parte) non hanno questo talento.
Immagine n. 8: confronto spessore dello smalto (RET) dei coccodrilli e di alcune specie di mammiferi.
Se vogliamo essere più precisi, lo spessore dello smalto degli arcosauri varia tra 0,01 e 0,314 mm, mentre quello dei mammiferi va da 0,08 a 2,3 mm. La differenza è evidente.
Per un approfondimento sui dettagli della ricerca, consiglio di dare un'occhiata a
Epilogo
I denti, per quanto possa sembrare strano, sono strumenti estremamente importanti per procurarsi il cibo. Sì, l'uomo moderno può sempre correggere eventuali difetti legati ai denti, ma tra gli esemplari della natura selvaggia non ci sono dentisti. Anche l'uomo non ha sempre saputo cosa fosse il trattamento dentale. Perciò, alcune specie scelgono denti robusti e durevoli, mentre altre preferiscono cambiarli come i guanti. I coccodrilli e i loro parenti lontani possono essere considerati appartenenti a entrambi i gruppi. Lo smalto sui denti, che sono necessari per una presa efficace della preda e per frantumare ossa, è piuttosto spesso nei coccodrilli, ma, considerando i carichi pesanti, i loro denti comunque si usurano e a volte si rompono. In questi casi, un nuovo dente sostituisce quello vecchio.
Per l'uomo, una delle caratteristiche distintive è il pollice opposto, che ci ha molto aiutato in molte imprese, dalla "prendere un bastone e colpire il vicino fastidioso" fino a "prendere una penna e scrivere un sonetto". Per i coccodrilli, invece, questo strumento sono le loro mascelle, in particolare i denti. Proprio questa parte del corpo rende i coccodrilli cacciatori così pericolosi e letali, che è meglio stare alla larga da loro.
Off-topic del venerdì:
Un cortometraggio molto curioso e esteticamente bello, in cui il coccodrillo non è esattamente un coccodrillo.
Un cartone animato su come non fidarsi di "tronchi" sospetti in acqua, specialmente se sei un'antilope gnu.
Grazie per l'attenzione, rimanete curiosi e buon fine settimana a tutti, ragazzi! 🙂
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Fonte: habr.com
