פיית השיניים לא עובדת כאן: מבנה האמייל של שיניים של תנינים ואבותיהם הפרהיסטוריים

אתה נכנס למסדרון מואר אפלולי, שם אתה פוגש נשמות חסרות כל מיוסרות בכאב ובסבל. אבל לא יהיה להם שלום כאן, כי מאחורי כל אחת מהדלתות מחכים להם עוד יותר ייסורים ופחד, ממלאים את כל תאי הגוף וממלאים את כל המחשבות. אתה מתקרב לאחת הדלתות, שמאחוריה אתה יכול לשמוע שחיקה וזמזום גיהנום שמצמרר אותך עד העצם. אוספת את האומץ שנותר לאגרוף, אתה מושיט את היד, קרה מאימה, אל ידית הדלת, כשלפתע מישהו נוגע בכתף ​​שלך מאחור, ואתה, נבהל בהפתעה, מסתובב. "הרופא ישתחרר בעוד כמה דקות. שבי בינתיים, אנחנו נתקשר אליך", אומר לך קולה העדין של האחות. ככל הנראה, זה בדיוק איך אנשים מסוימים מדמיינים ללכת לרופא השיניים ויש להם גישה שלילית ביותר כלפי ה"סדיסטים" הללו במעילים לבנים. אבל היום לא נדבר על דנטופוביה, נדבר על תנינים. כן, כן, זה קשור אליהם, או ליתר דיוק על השיניים שלהם, שאינן זקוקות לטיפול שיניים.

מדענים מאוניברסיטת מיזורי (ארה"ב) ערכו מחקר על שיניים של תנינים, שהראה תכונות מעניינות של האמייל של ציידים ללא דופי אלה, תוך הסתמכות בדיוק על הלסתות שלהם. מה גילו מדענים, במה שונות שיניהם של תנינים מודרניים מקרוביהם הפרהיסטוריים, ומה התועלת של מחקר זה? אנו למדים על כך מהדוח של קבוצת המחקר.

בסיס מחקר

עבור רוב בעלי החולייתנים, השיניים הן תכונה אינטגרלית של השגת מזון ואכילתו (דובי נמלים אינם נחשבים). חלק מהטורפים מסתמכים על מהירות בציד (ברדלסים), חלק על הצוות (אריות), ועבור חלק, עוצמת הנשיכה שלהם משחקת תפקיד עצום. זה תקף גם לתנינים, שמתגנבים אל קורבנותיהם במים ותופסים אותם בלסתותיהם החזקות. כדי למנוע מהנפגע לברוח, האחיזה חייבת להיות חזקה, והתוצאה היא עומסים כבדים על מבנה העצם. כדי לנטרל את ההשפעה השלילית של הנשיכות החזקות שלהם, לתנינים יש חיך גרמי משני, המחובר באופן קבוע לגולגולת.

הדגמה ויזואלית של סגירה ופתיחה של לסת של תנין.

אחד המאפיינים העיקריים של שיני תנין הוא החלפתן המתמדת בחדשות כאשר הישנות נשחקות. העובדה היא שהשיניים של תנינים דומות לבובה מקננת, שבתוכה מתפתחות שיניים חדשות. בערך אחת לשנתיים, כל אחת מהשיניים בלסת מוחלפת בחדשות.

שימו לב כמה "מלכודת שיניים" זו נסגרת בחוזקה.

שיניים של תנינים מחולקות למספר קטגוריות על סמך צורה ופונקציונליות מתאימה. בתחילת הלסת יש 4 ניבים גדולים, הדרושים ללכידה יעילה של טרף. באמצע יש שיניים עבות יותר, שמתגברות לאורך הלסת. חלק זה נחוץ לחיתוך טרף. בבסיס השיניים מתרחבות והופכות שטוחות יותר, מה שמאפשר לתנינים לנשוך דרך קונכיות רכיכות וקונכיות צבים כמו זרעים.

כמה חזקה הלסת של תנין? מטבע הדברים, זה תלוי בגודלו ובסוגו. לדוגמה, בשנת 2003 נמצא כי תנין מיסיסיפי במשקל 272 קילוגרם נושך בכוח של ±9500 N (N - ניוטון, 1 N = 1 kg m/s2). אבל תנין המים המלוחים במשקל 1308 קילוגרם הפגין עוצמה של ±34500 N. דרך אגב, כוח הנשיכה המוחלט בבני אדם הוא בערך 1498 N.

עוצמת הנשיכה תלויה לא כל כך בשיניים, אלא בשרירי הלסת. בתנינים השרירים הללו צפופים מאוד ויש רבים מהם. עם זאת, יש הבדל חזק בין השרירים המאוד מפותחים שאחראים על סגירת הפה (שנותנים כוח נשיכה כזה) לבין השרירים החלשים שאחראים על פתיחת הפה. זה מסביר מדוע ניתן להחזיק את הפה הסגור של תנין במקומו בעזרת סרט פשוט.

קדימה, תראה לי מי קרא לך פרחח קטן.

אבל תנינים זקוקים ללסת לא רק בשביל הרג חסר רחמים בשביל מזון, אלא גם בשביל לטפל בצאצאים שלהם. נקבות תנינים נושאות לעתים קרובות את צאצאיהן בלסתותיהן (קשה למצוא להן מקום בטוח יותר, כי מי ירצה לטפס לשם). הפה של התנינים מצויד בקולטנים רגישים מאוד, שבזכותם הם יכולים לווסת את עוצמת הנשיכה שלהם, מה שמאפשר להם להחזיק טרף טוב יותר או לשאת בזהירות תינוקות.

שיניים אנושיות, למרבה הצער, לא צומחות בחזרה לאחר שהישנות נושרות, אבל יש להן משהו במשותף עם תנינים - אמייל.

תמונה מס' 1: שן זנב של תנין מיסיסיפינסיס.

אמייל הוא המעטפת החיצונית של עטרת השן. זהו החלק החזק ביותר בגוף האדם, כמו גם חולייתנים רבים אחרים. עם זאת, כידוע, השיניים שלנו לא משתנות לחדשות, ולכן האמייל שלנו חייב להיות עבה יותר. אבל בתנינים, שיניים בלויות מוחלפות בחדשות, ולכן אין צורך באמייל עבה. נשמע הגיוני למדי, אבל האם זה באמת כך?

מדענים אומרים שהבנת שינויים באמייל בתוך טקסון אחד תאפשר לנו לזכור טוב יותר בעתיד כיצד מבנה האמייל משתנה בהתאם לבומכניקה ולתזונה של בעל החיים.

תנינים, כלומר אליגטור מיסיסיפינסיס, מתאימים מצוין למחקר זה ממספר סיבות. ראשית, השיניים, כוח הנשיכה ומבנה האמייל משתנים בהתאם לגילו ולגודלו של האדם, דבר הנובע גם משינויים בתזונה. שנית, לשיני תנין יש מורפולוגיות שונות בהתאם למיקומן בלסת.

תמונה מס' 2: a ו-b מציגים את ההבדל בשיניים בין פרטים גדולים לקטנים, c-f מציגה את השיניים של אבותיהם המאובנים של התנינים המודרניים.

השיניים הרוסטרליות דקות ומשמשות לאחיזה של טרף, בעוד השיניים הזנב קהות ומשמשות לריסוק עם כוחות נשיכה גבוהים יותר. במילים אחרות, העומס על השן תלוי במיקומה בלסת ובגודל הבעלים של הלסת הזו.

מחקר זה מציג את תוצאות הניתוח והמדידות של עובי האמייל המוחלט (AET) ועובי האמייל המתוקנן בגודל (היחסי) (RET) של שיני תנין.

AET הוא אומדן של המרחק הממוצע ממפגש האמייל-דנטין למשטח האמייל החיצוני והוא מדידה ליניארית. ו-RET הוא ערך חסר מימד המאפשר לך להשוות את העובי היחסי של האמייל בקנה מידה שונה.

מדענים העריכו את ה-AET וה-RET של השיניים הרוסטליות (ב"אף" של הלסת), הביניים (באמצע השורה) והזנב (בבסיס הלסת) בשבעה פרטים מהמין אליגטור מיסיסיפינסיס.

חשוב גם לציין שמבנה האמייל יכול להיות תלוי בתזונה של הפרט והמין בכללותו. לתנינים יש תזונה נרחבת מאוד (מה שהם תופסים זה מה שהם אוכלים), אבל היא שונה מזו של קרובי משפחתם, שכבר מזמן נכחדו. כדי לבדוק זאת מנקודת מבט של אמייל, מדענים ערכו ניתוח AET ו-RT של המאובנים Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) ו Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae הוא נציג של תקופת היורה, Iharkutosuchus - תקופת הקרטיקון, ו Allognathosuchus מהאיאוקן.

לפני שהחלו במדידות ממשיות, החוקרים עשו סיעור מוחות והציעו מספר השערות תיאורטיות:

• השערה 1a-מכיוון ש-AET הוא מדד ליניארי וצריך להיות תלוי בגודל, השונות ב-AET צפויה להיות מוסברת בצורה הטובה ביותר על ידי גודל הגולגולת;
• השערה 1b—מכיוון ש-RET הוא סטנדרטי לפי גודל, השונות ב-RET צפויה להיות מוסברת בצורה הטובה ביותר על ידי מיקום השן;
• השערה 2a-מכיוון ש-AET ואורך הגולגולת הם מדדים ליניאריים של גודל, הם צריכים להיות בקנה מידה עם שיפוע איזומטרי;
• השערה 2b - מכיוון ששיני הזנב חוות את כוחות הנשיכה הגדולים ביותר בקשת, לכן RET יהיה גבוה יותר בשיני הזנב.

הטבלאות שלהלן מציגות נתונים לדוגמה (גולגולות של תנינים אליגטור מיסיסיפינסיס, נלקח משמורת רוקפלר בגרנד צ'נייר, לואיזיאנה ומאובנים).

טבלה מס' 1: שיני תנין סורקות נתונים (רוסטלי, ביניים וזנב).

טבלה מס' 2: נתונים דנטליים (LSkull - אורך הגולגולת, hCrown - גובה הכתר, VE - נפח אמייל, VD - נפח דנטין, SAEDJ - אזור ממשק אמייל-דנטין, AET - עובי אמייל מוחלט, RET - עובי אמייל יחסי).

תוצאות המחקר

על פי נתוני השיניים המוצגים בטבלה 2, מדענים הגיעו למסקנה שעובי האמייל גדל בצורה איזומטרית עם אורך הגולגולת, ללא קשר למיקום השן.

טבלה מס' 3: ערכי AET ו- RET בהתאם למשתנים.

תמונה מס' 3: קנה מידה של AET/RET ביחס לאורך הגולגולת.

יחד עם זאת, עובי האמייל על השיניים הזנב גדול בהרבה מאשר על האחרות, אך זה גם לא תלוי באורך הגולגולת.

טבלה מס' 4: ערכים ממוצעים של עובי האמייל בבעלי חוליות גבוהים יותר (קרוקודיליפורם - קבוצת תנינים חוץ-טקסונית, דינוזאור - דינוזאורים, ארטיודקטיל - ארטיודקטילים, אודונטוצטה - תת-סדר של לוונים, פריסודקטיל - פרסות פרימאטים, פרימאטים, פרימאטים, מכרסם - מכרסמים).

תמונה מס' 4: עובי האמייל של השיניים הזנב גדול מזה של שאר השיניים.

נתונים לגבי קנה מידה (טבלה מס' 3) איששו את השערה 1a, המסבירה את התלות של ערך AET באורך הגולגולת, ולא במיקום השן. אבל ערכי RET, להיפך, תלויים במיקום השן בשורה, ולא באורך הגולגולת, מה שמאשר השערה 1b.

ההשערות הנותרות (2a ו-2b) אושרו גם הן, כדלקמן מניתוח העובי הממוצע של האמייל של שיניים עם מיקומים שונים בשורה.

השוואה בין עובי האמייל של תנין המיסיסיפי המודרני ואבותיו הקדמונים הראתה קווי דמיון רבים, אך היו גם הבדלים. לפיכך, ב-Allognathosuchus עובי האמייל גדול בכ-33% מאשר בתנינים מודרניים (תמונה למטה).

תמונה מס' 5: השוואה של עובי אמייל ממוצע בתנין תנין ומאובנים על סמך גובה כתר השן.

בסיכום כל הנתונים לעיל, מדענים הגיעו למסקנה כי עובי האמייל תלוי ישירות, כביכול, בתפקיד השיניים. אם יש צורך בשיניים אלו לריסוק, האמייל שלהן יהיה עבה משמעותית. בעבר נמצא כי הלחץ (כוח הלחיצה) של שיניים זנב גבוה יותר מזה של שיניים רוסטרליות. זה נובע דווקא מתפקידם - להחזיק טרף ולרסק עצמות. כך, אמייל עבה יותר מונע נזק לשיניים, הנתונות ללחץ מרבי במהלך התזונה. ואכן, עדויות מצביעות על כך ששיניים זנביות בתנינים נשברות בתדירות נמוכה הרבה יותר, למרות לחץ חמור.

בנוסף, נמצא כי שיניים Allognathosuchus האמייל עבה משמעותית מזה של קרוקודיליאנים אחרים שנחקרו. מאמינים שמין מאובן זה העדיף להאכיל מצבים, וריסוק קונכיותיהם דורש שיניים חזקות ואמייל עבה.

מדענים השוו גם את עובי האמייל של תנינים וכמה דינוזאורים, המשקל והגודל המשוער המקביל. ניתוח זה הראה שלקרוקודיליאנים היה אמייל עבה יותר (תרשים למטה).

תמונה מס' 6: השוואה של עובי האמייל של תנינים ודינוזאורים.

זה מוזר שהאמייל של הטירנוזאור היה כמעט זהה לעובי של האמייל של ה-Allognathosuchus הקטנים בהרבה ואפילו התנינים המודרניים. זה הגיוני שמבנה השיניים של תנינים מוסבר על ידי הרגלים שלהם במונחים של ציד ותזונה.

עם זאת, למרות הרישומים שלהם, האמייל של ארכוזאורים (תנינים, דינוזאורים, פטרוזאורים וכו') דק יותר מזה של יונקים.

תמונה מס' 7: השוואה של עובי האמייל (AET) של תנינים וכמה מיני יונקים.

מדוע האמייל של הציידים, המסתמכים כל כך על הלסתות שלהם, דק יותר מזה של היונקים? התשובה לשאלה זו הייתה כבר בהתחלה - החלפת שיניים בלויות בחדשות. למרות שלתנינים יש שיניים חזקות, הם אינם זקוקים, כביכול, לשיניים סופר חזקות, וזאת בשל העובדה ששן חדשה תמיד תחליף שן שבורה. ליונקים (לרוב) אין את הכישרון הזה.

תמונה מס' 8: השוואה של עובי האמייל (RET) של תנינים וכמה מיני יונקים.

ליתר דיוק, עובי האמייל בארכיזאורים נע בין 0.01 ל-0.314 מ"מ, וביונקים בין 0.08 ל-2.3 מ"מ. ההבדל, כמו שאומרים, ברור.

למבט מפורט יותר על הניואנסים של המחקר, אני ממליץ להסתכל על דו"ח מדענים.

אפילוג

שיניים, לא משנה כמה זה נשמע מוזר, הן כלי חשוב ביותר בהשגת מזון. כן, האדם המודרני תמיד יכול לתקן כל פגם הקשור בשיניים, אבל בין נציגי הטבע אין רופאי שיניים. אפילו אנשים לא תמיד ידעו מה זה טיפול שיניים. לכן, מינים מסוימים בוחרים בשיניים חזקות ועמידות, בעוד שאחרים מעדיפים לשנות אותן, כמו כפפות. ניתן לסווג תנינים וקרוביהם הרחוקים לשתי הקבוצות. האמייל על השיניים, הנחוץ לאחיזה יעילה של טרף ולריסוק עצמות, עבה למדי בתנינים, אך לאור הלחץ הרציני, השיניים שלהם עדיין נשחקות ולעיתים נשברות. במקרים כאלה, שן חדשה תופסת את מקומה של השן הישנה.

עבור אדם, אחד המאפיינים הבולטים הוא האגודל המנוגד, שעזר לנו מאוד בהרבה מאמצים, החל מ"קח מקל ותזיין את השכן המעצבן מהענף" וכלה ב"קח עט ותכתוב סונטה. ” עבור תנינים, כלי כזה הוא הלסתות שלהם, במיוחד השיניים שלהם. החלק הזה בגוף הוא שהופך את התנינים לציידים מסוכנים וקטלניים שכדאי להימנע מהם.

יום שישי מחוץ לראש:

קריקטורה קצרה מאוד מעניינת ויפה מבחינה אסתטית שבה התנין הוא לא ממש תנין.

סרט מצויר על איך אתה לא יכול לסמוך על "בולי עץ" חשודים במים, במיוחד אם אתה גנו.

תודה שצפיתם, תישארו סקרנים ושבוע טוב לכולם! 🙂

תודה שנשארת איתנו. האם אתה אוהב את המאמרים שלנו? רוצים לראות עוד תוכן מעניין? תמכו בנו על ידי ביצוע הזמנה או המלצה לחברים, 30% הנחה למשתמשי Habr על אנלוגי ייחודי של שרתים ברמת הכניסה, שהומצא על ידינו עבורכם: כל האמת על VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 ליבות) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps החל מ-$20 או איך לשתף שרת? (זמין עם RAID1 ו-RAID10, עד 24 ליבות ועד 40GB DDR4).

Dell R730xd זול פי 2? רק כאן 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV החל מ-$199 בהולנד! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - החל מ-$99! לקרוא על כיצד לבנות תשתיות קורפ. מחלקה עם שימוש בשרתי Dell R730xd E5-2650 v4 בשווי 9000 יורו עבור אגורה?

מקור: www.habr.com