이빨 요정은 여기서 작동하지 않습니다. 악어 이빨의 에나멜 구조와 선사 시대 조상

당신은 어두컴컴한 복도에 들어서며 그곳에서 고통과 괴로움으로 고통받는 궁핍한 영혼들을 만나게 됩니다. 그러나 그들은 여기에서 평화를 누리지 못할 것입니다. 왜냐하면 각 문 뒤에는 더 많은 고통과 두려움이 그들을 기다리고 있으며 신체의 모든 세포를 채우고 모든 생각을 채우기 때문입니다. 당신은 문 중 하나에 다가가는데, 그 뒤에서 당신을 뼛속까지 오싹하게 만드는 지옥 같은 갈리는 소리와 윙윙거리는 소리를 들을 수 있습니다. 남은 용기를 주먹으로 모아 공포에 차갑게 문 손잡이까지 손을 뻗으면 갑자기 뒤에서 누군가가 어깨에 닿아 깜짝 놀라 뒤돌아 섭니다. “의사는 몇 분 후에 시간이 날 것입니다. 지금은 앉으세요. 전화드리겠습니다.” 간호사의 부드러운 목소리가 알려줍니다. 분명히 이것은 일부 사람들이 치과에 가는 것을 상상하고 흰 가운을 입은 이러한 "사디스트"에 대해 극도로 부정적인 태도를 갖는 방식입니다. 하지만 오늘 우리는 치아 공포증에 대해 이야기하지 않고 악어에 대해 이야기하겠습니다. 예, 그렇습니다. 그것은 그들에 관한 것입니다. 더 정확하게는 치과 치료가 필요하지 않은 치아에 관한 것입니다.

미국 미주리 대학의 과학자들은 악어 이빨에 대한 연구를 수행했는데, 이는 턱에 정확하게 의존하여 완벽한 사냥꾼의 에나멜의 흥미로운 특징을 보여주었습니다. 과학자들은 무엇을 발견했으며, 현생 악어의 이빨은 선사 시대 악어의 이빨과 어떻게 다르며, 이 연구의 이점은 무엇입니까? 우리는 연구 그룹의 보고서에서 이에 대해 배웁니다.

연구기반

대부분의 척추동물에게 치아는 음식을 얻고 먹는 데 필수적인 요소입니다(개미핥기는 포함되지 않음). 일부 포식자는 사냥할 때 속도에 의존하고(치타), 일부는 팀에 속해 있으며(사자), 일부의 경우 무는 힘이 큰 역할을 합니다. 이것은 물속의 희생자에게 몰래 다가가 강력한 턱으로 잡는 악어에게도 적용됩니다. 피해자가 탈출하는 것을 막기 위해서는 그립력이 강력해야 하며 이로 인해 뼈 구조에 큰 하중이 가해지게 됩니다. 강력한 물림의 부정적인 영향을 중화하기 위해 악어는 두개골에 고정적으로 연결된 보조 뼈 구개를 가지고 있습니다.

악어 턱이 닫히고 열리는 모습을 시각적으로 보여줍니다.

악어 이빨의 주요 특징 중 하나는 오래된 이빨이 닳으면 새 이빨로 끊임없이 교체된다는 것입니다. 사실 악어의 이빨은 새 이빨이 자라는 둥지 인형과 비슷합니다. 약 2년에 한 번씩 턱의 치아가 각각 새 치아로 교체됩니다.

이 "치과의 함정"이 얼마나 단단히 닫혀 있는지 주목하십시오.

악어의 이빨은 모양과 해당 기능에 따라 여러 범주로 나뉩니다. 턱의 시작 부분에는 먹이를 효과적으로 잡는 데 필요한 4개의 큰 송곳니가 있습니다. 중간에는 턱을 따라 증가하는 두꺼운 치아가 있습니다. 이 부분은 먹이를 자르는 데 필요합니다. 밑부분의 이빨은 넓어지고 더 평평해져서 악어가 연체동물 껍질과 거북이 껍질을 씨앗처럼 깨물 수 있습니다.

악어의 턱은 얼마나 강합니까? 당연히 크기와 유형에 따라 다릅니다. 예를 들어, 2003년에 272kg의 미시시피 악어가 ~9500N(N - 뉴턴, 1N = 1kgm/s2)의 힘으로 무는 것이 발견되었습니다. 그러나 1308킬로그램의 바다악어는 놀라운 34500N의 힘을 보여주었습니다. 그런데 인간의 절대 무는 힘은 약 1498N입니다.

물린 힘은 치아가 아니라 턱 근육에 달려 있습니다. 악어에서는 이 근육이 매우 조밀하고 그 수가 많습니다. 그러나 입을 닫는 역할을 하는 매우 발달한 근육(이러한 무는 힘을 제공함)과 입을 여는 역할을 하는 약한 근육 사이에는 큰 차이가 있습니다. 이것은 간단한 테이프로 악어의 닫힌 입을 제자리에 고정할 수 있는 이유를 설명합니다.

어서, 누가 너를 꼬마라고 불렀는지 보여줘.

그러나 악어는 음식을 위해 무자비하게 살해하는 것뿐만 아니라 자손을 돌보는 데에도 턱이 필요합니다. 암컷 악어는 종종 새끼를 턱에 물고 다닙니다(누가 거기에 오르고 싶어하기 때문에 더 안전한 장소를 찾는 것은 어렵습니다). 악어의 입에는 매우 민감한 수용체가 장착되어 있어 물린 힘을 조절할 수 있어 먹이를 더 잘 잡거나 아기를 조심스럽게 안을 수 있습니다.

불행히도 인간의 치아는 오래된 치아가 빠진 후에 다시 자라지 않지만 악어와 공통점이 있습니다-에나멜.

이미지 #1: 악어 미시시피엔시스의 꼬리 이빨.

법랑질은 치아 치관의 바깥 껍질입니다. 이는 다른 많은 척추동물과 마찬가지로 인체의 가장 강한 부분입니다. 그러나 우리가 알고 있듯이 우리의 치아는 새로운 치아로 바뀌지 않으므로 법랑질은 더 두꺼워야 합니다. 그러나 악어의 경우 낡은 치아가 새 치아로 교체되므로 두꺼운 법랑질이 필요하지 않습니다. 꽤 논리적으로 들리지만 정말 그럴까요?

과학자들은 한 분류군 내에서 에나멜의 변화를 이해하면 미래에 동물의 생체역학과 식단에 따라 에나멜의 구조가 어떻게 변하는지 더 잘 기억할 수 있게 될 것이라고 말합니다.

악어, 즉 악어 mississippiis, 여러 가지 이유로 이 연구에 매우 적합합니다. 첫째, 개인의 나이와 크기에 따라 치아, 교합력, 법랑질 구조가 변화하는데, 이는 또한 식습관의 변화에 ​​따른 것입니다. 둘째, 악어 이빨은 턱의 위치에 따라 형태가 다릅니다.

이미지 번호 2: a와 b는 크고 작은 개체 사이의 치아 차이를 보여주고, c-f는 현대 악어의 화석 조상의 치아를 보여줍니다.

앞니는 얇아 먹이를 잡는 데 사용되는 반면, 꼬리니는 뭉툭하고 더 강한 힘으로 으깨는 데 사용됩니다. 즉, 치아에 가해지는 하중은 턱의 위치와 턱 소유자의 크기에 따라 달라집니다.

본 연구에서는 악어 치아의 절대 법랑질 두께(AET)와 크기 표준화(상대) 법랑질 두께(RET)를 분석 및 측정한 결과를 제시한다.

AET는 법랑질-상아질 접합부에서 외부 법랑질 표면까지의 평균 거리 추정치이며 선형 측정입니다. 그리고 RET는 다양한 규모에서 에나멜의 상대적 두께를 비교할 수 있는 무차원 값입니다.

과학자들은 종의 XNUMX개 개체에서 주둥이(턱의 "코"), 중간(줄 중앙) 및 꼬리(턱 기저부) 치아의 AET 및 RET를 평가했습니다. 악어 mississippiis.

에나멜의 구조는 개인과 종 전체의 식단에 따라 달라질 수 있다는 점에 유의하는 것도 중요합니다. 악어는 매우 광범위한 먹이를 갖고 있지만(그들이 잡는 것이 무엇인지에 따라 결정됨) 오래 전에 멸종된 악어의 친척과는 다릅니다. 에나멜 관점에서 이를 테스트하기 위해 과학자들은 화석에 대한 AET 및 RET 분석을 수행했습니다. 프로토수치과 (UCMP 97638), 이르쿠토수쿠스 (MTM VER 2018.837) 및 알로그나토수쿠스 (YPM-PU 16989). 프로토수치과 쥐라기 시대를 대표하는 인물이다. 이르쿠토수쿠스 - 백악기 및 알로그나토수쿠스 에오세에서.

실제 측정을 시작하기 전에 연구원들은 몇 가지 이론적 가설을 브레인스토밍하고 제안했습니다.

• 가설 1a - AET는 선형 측정값이고 크기에 따라 달라지기 때문에 AET의 차이는 두개골 크기로 가장 잘 설명될 것으로 예상됩니다.
• 가설 1b - RET는 크기로 표준화되어 있기 때문에 RET의 변화는 치아 위치로 가장 잘 설명될 것으로 예상됩니다.
• 가설 2a - AET와 두개골 길이는 크기에 대한 선형 척도이기 때문에 등각 기울기에 따라 확장되어야 합니다.
• 가설 2b - 꼬리 치아는 아치에서 가장 큰 교합력을 경험하기 때문에 RET는 꼬리 치아에서 더 높을 것입니다.

아래 표는 샘플 데이터(악어 두개골)를 나타냅니다. 악어 mississippiis, 루이지애나 주 그랜드 셰니어의 록펠러 보호구역에서 가져온 화석 및 화석).

표 1: 악어 이빨 스캐닝 데이터(입쪽, 중간 및 꼬리 부분).

표 2: 치과 데이터(LSkull - 두개골 길이, hCrown - 치관 높이, VE - 법랑질 부피, VD - 상아질 부피, SAEDJ - 법랑질-상아질 경계면, AET - 절대 법랑질 두께, RET - 상대 법랑질 두께).

연구 결과

표 2에 제시된 치과 데이터에 따르면 과학자들은 치아 위치에 관계없이 법랑질 두께가 두개골 길이와 동일하게 비례한다고 결론지었습니다.

표 3: 변수에 따른 AET 및 RET 값.

이미지 #3: 두개골 길이에 따른 AET/RET 스케일링.

동시에 꼬리 치아의 법랑질 두께는 다른 치아의 법랑질 두께보다 훨씬 크지만 이는 두개골 길이에 의존하지 않습니다.

표 번호 4: 고등 척추동물의 에나멜 두께 평균 값(Crocodyliform - 악어의 분류군 그룹, 공룡 - 공룡, 우제류 - 우제류, Odontocete - 고래류의 하위 순서, Perissodactyl - 홀수 발가락 유제류, 영장류 - 영장류, 설치류 - 설치류).

이미지 #4: 꼬리 치아의 법랑질 두께는 다른 치아의 법랑질 두께보다 두껍습니다.

스케일링에 관한 데이터(표 3)는 치아 위치가 아닌 두개골 길이에 대한 AET 값의 의존성을 설명하는 가설 1a를 확인했습니다. 그러나 RET 값은 반대로 두개골의 길이가 아닌 열의 치아 위치에 따라 달라지며 이는 가설 1b를 확인합니다.

나머지 가설(2a, 2b)도 열의 위치에 따라 치아 법랑질의 평균 두께를 분석한 결과 다음과 같이 확인되었습니다.

현대 미시시피 악어와 그 고대 조상의 에나멜 두께를 비교해 보면 많은 유사점을 알 수 있지만 차이점도 있었습니다. 따라서 Allognathosuchus의 에나멜 두께는 현대 악어보다 약 33% 더 큽니다(아래 이미지).

이미지 #5: 치아 크라운 높이를 기준으로 악어와 화석 악어의 평균 에나멜 두께 비교.

위의 모든 데이터를 요약하여 과학자들은 에나멜의 두께가 말하자면 치아의 역할에 직접적으로 의존한다는 결론에 도달했습니다. 이 치아가 분쇄에 필요한 경우 에나멜이 훨씬 더 두꺼워집니다. 이전에는 꼬리 치아의 압력(압축력)이 앞쪽 치아의 압력(압축력)보다 높다는 것이 밝혀졌습니다. 이것은 먹이를 잡고 뼈를 부수는 역할 때문입니다. 따라서 두꺼운 법랑질은 영양 중에 최대 스트레스를 받는 치아 손상을 방지합니다. 실제로, 증거에 따르면 악어의 꼬리 이빨은 심한 스트레스에도 불구하고 부러지는 빈도가 훨씬 적습니다.

게다가 치아가 발견됐다. 알로그나토수쿠스 에나멜은 연구된 다른 악어의 에나멜보다 훨씬 두껍습니다. 이 화석 종은 거북이를 먹는 것을 선호하며 껍질을 부수려면 강한 이빨과 두꺼운 법랑질이 필요하다고 믿어집니다.

과학자들은 또한 악어와 일부 공룡의 에나멜 두께, 그에 따른 추정 무게 및 크기를 비교했습니다. 이 분석은 악어류의 에나멜이 더 두꺼운 것으로 나타났습니다(아래 다이어그램).

이미지 #6: 악어와 공룡의 에나멜 두께 비교.

티라노사우루스의 에나멜 두께가 훨씬 더 작은 알로그나토수쿠스와 심지어 현대 악어의 에나멜 두께와 거의 같은 것이 궁금합니다. 악어의 치아 구조는 사냥과 식생활의 습관으로 설명되는 것이 논리적입니다.

그러나 기록에도 불구하고 지배파충류(악어, 공룡, 익룡 등)의 에나멜은 포유류에 비해 얇습니다.

이미지 #7: 악어와 일부 포유류 종의 에나멜 두께(AET) 비교.

턱에 크게 의존하는 사냥꾼의 법랑질이 포유류의 법랑질보다 얇은 이유는 무엇입니까? 이 질문에 대한 답은 이미 처음에 있었습니다. 마모된 치아를 새 치아로 교체하는 것입니다. 악어는 강한 이빨을 가지고 있지만, 부러진 이빨은 항상 새 이빨로 대체되기 때문에 초강력 이빨이 필요하지 않습니다. 포유류(대부분)에는 이러한 재능이 없습니다.

이미지 #8: 악어와 일부 포유류 종의 에나멜 두께(RET) 비교.

보다 정확하게는 지배파충류의 에나멜 두께는 0.01~0.314mm, 포유류의 경우 0.08~2.3mm입니다. 그들이 말했듯이 차이점은 분명합니다.

연구의 뉘앙스를 더 자세히 살펴보려면 다음을 살펴보는 것이 좋습니다. 과학자들의 보고서.

커튼콜

치아는 아무리 이상하게 들리더라도 음식을 얻는 데 매우 중요한 도구입니다. 예, 현대인은 항상 치아와 관련된 결함을 교정할 수 있지만 야생의 대표자 중에는 치과 의사가 없습니다. 사람들조차도 치과치료가 무엇인지 항상 알지는 못했습니다. 따라서 일부 종은 강하고 튼튼한 치아를 선택하는 반면 다른 종은 장갑처럼 치아를 바꾸는 것을 선호합니다. 악어와 그 먼 친척은 두 그룹으로 분류될 수 있습니다. 먹이를 효과적으로 잡고 뼈를 부수는 데 필요한 치아의 법랑질은 악어의 경우 상당히 두껍지만 심각한 스트레스를 받으면 치아가 여전히 마모되고 때로는 부러집니다. 이런 경우에는 오래된 치아를 새로운 치아가 대신하게 됩니다.

사람의 경우 구별되는 특징 중 하나는 반대쪽 엄지손가락입니다. 이는 "막대기를 들고 나뭇가지에 있는 성가신 이웃을 엿먹이기"부터 "펜을 들고 소네트 쓰기"로 끝나는 등 많은 노력에서 우리에게 큰 도움이 되었습니다. ” 악어의 경우 이러한 도구는 턱, 특히 이빨입니다. 악어를 피해야 할 위험하고 치명적인 사냥꾼으로 만드는 것은 바로 이 신체 부위입니다.

금요일 오프탑:

악어가 악어가 아닌 매우 흥미롭고 미학적으로 아름다운 짧은 만화입니다.

물속에 있는 의심스러운 "통나무"를 어떻게 믿을 수 없는지에 대한 만화입니다. 특히 누우라면 더욱 그렇습니다.

읽어주셔서 감사합니다. 호기심을 갖고 즐거운 주말 보내세요! 🙂

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출처 : habr.com