你走進一條燈光昏暗的走廊，在那裡你遇到了被剝奪的靈魂，遭受痛苦和折磨。但他們在這裡不會得到安寧，因為每扇門後面都有更多的折磨和恐懼在等待著他們，充滿著他們身體的每一個細胞，充滿著他們的每一個思想。你走近其中一扇門，聽到門後傳來一陣可怕的磨擦聲和嗡嗡聲，讓你毛骨悚然。你鼓起勇氣，握緊拳頭，伸出冰冷的手去握門把手，突然有人從後面碰了碰你的肩膀，你大吃一驚，轉過身去。 「醫生幾分鐘後有空。」護士溫柔地說：「請先坐下，我們稍後再叫您。」顯然，有些人就是這樣想像去看牙醫的，他們對這些穿著白大褂的「虐待狂」抱有極其負面的態度。不過，今天我們不談“牙科恐懼症”，我們來談談鱷魚。沒錯，沒錯，就是鱷魚，或者更確切地說，是鱷魚的牙齒，它們根本不需要牙科治療。
美國密蘇里大學的科學家對鱷魚牙齒進行了研究，揭示了這些依靠下顎的無可挑剔的獵人的琺瑯質的有趣特徵。科學家發現了現代鱷魚和史前親屬的牙齒有何不同？這項研究有什麼好處？我們是從課題組的報告中了解到這一點的。
研究基礎
對大多數脊椎動物來說，牙齒是獲取和消耗食物不可或缺的一部分（食蟻獸不算）。有些掠食者在狩獵時依靠速度（獵豹），有些依靠團隊合作（獅子），而對於其他掠食者來說，咬合力起著重要作用。這也適用於鱷魚，它們在水中偷偷靠近獵物，並用強有力的下顎抓住它們。為了防止受害者逃脫，抓握必須有力，這會對骨骼結構造成很大的負荷。為了抵消強力咬合帶來的負面影響，鱷魚擁有牢固地附著在頭骨上的次級骨腭。
鱷魚下顎閉合和張開的視覺演示。
鱷魚牙齒的主要特徵之一是，當舊牙齒磨損時，會不斷更換新牙齒。事實上，鱷魚的牙齒就像一個娃娃，新的牙齒在裡面生長。大約每兩年，下顎骨中的每顆牙齒都會被新牙齒取代。
注意這個「牙齒陷阱」閉合得有多緊。
鱷魚牙齒根據形狀和相應的功能分為幾類。顎骨的起始處有 4 顆大尖牙，用於有效捕獲獵物。中間的牙齒較厚，沿著顎骨方向逐漸增大。這部分是用來切割獵物的。在基部，牙齒變寬變平，這使得鱷魚可以像咬種子一樣咬穿軟體動物殼和龜殼。
鱷魚的下顎有多強？當然，這取決於它的大小和類型。例如，2003 年發現，一條重 272 公斤的密西西比鱷魚的咬合力約為 9500 N（N 為牛頓，1 N = 1 kg m/s2）。但體重 1308 公斤的鹹水鱷卻展現出了令人難以置信的約 34500 牛頓的咬合力。順便說一句，人類的絕對咬合力約為 1498 牛頓。
咬合的強度並不完全取決於牙齒，而是取決於下顎肌肉。在鱷魚中，這些肌肉非常密集，而且數量很多。然而，負責閉合嘴巴（從而產生如此強大的咬合力）的高度發達的肌肉與負責張開嘴巴的較弱的肌肉之間存在很大差異。這就解釋了為什麼用簡單的膠帶就能把鱷魚的嘴封住。
來吧，告訴我是誰叫你小屁孩的。
但鱷魚需要下顎不僅是為了無情地捕殺食物，也是為了照顧後代。雌性鱷魚經常用嘴叼著幼崽（很難為它們找到一個更安全的地方，因為誰敢爬到那裡）。鱷魚的嘴裡裝有非常敏感的感受器，藉此它們可以調節咬合的力度，從而更好地抓住獵物或小心地叼著幼崽。
不幸的是，人類的牙齒掉落後不會再長出來，但它們與鱷魚有一些共同點——琺瑯質。
圖#1：密西西比鱷（Alligator mississippiensis）的尾齒。
琺瑯質是牙冠的外殼。它是人體以及許多其他脊椎動物最強的部分。然而，眾所周知，我們的牙齒不會更換，所以我們的琺瑯質必須更厚。但鱷魚會用新牙齒替換磨損的牙齒，因此不需要厚厚的琺瑯質。這聽起來很有道理，但事實真是如此嗎？
科學家表示，了解單一分類單位內的琺瑯質變化將使未來的研究人員更好地記住琺瑯質結構如何根據動物的生物力學和飲食而變化。
鱷魚，即 密西西比鱷魚，由於多種原因而非常適合這項研究。首先，它們的牙齒、咬合力和琺瑯質結構會隨著個體的年齡和體型而變化，這也是由於飲食的變化造成的。其次，鱷魚牙齒的形狀因其在下顎骨中的位置不同而不同。
圖片#2：a 和 b 顯示了大個體和小個體之間牙齒的差異，c-e 顯示了現代鱷魚化石祖先的牙齒。
喙齒細長，用於抓握獵物，尾齒鈍，用於以較大的咬合力壓碎獵物。換句話說，牙齒的負荷取決於它在下顎骨中的位置以及下顎骨主人的大小。
本研究介紹了鱷魚牙齒的絕對琺瑯質厚度 (AET) 和尺寸標準化 (相對) 琺瑯質厚度 (RET) 的分析和測量結果。
AET 是從琺瑯質-牙本質連接處到琺瑯質外表面的平均距離的估計值，是一種線性測量。 RET 是一個無量綱值，可以比較不同尺度下的相對琺瑯質厚度。
科學家評估了該物種七個個體的喙部（位於頜骨的「鼻子」）、中間部（位於行的中間）和尾部（位於頜骨底部）牙齒的 AET 和 RET。 密西西比鱷魚.
值得注意的是，琺瑯質的結構取決於個體和整個物種的飲食。鱷魚的飲食範圍很廣（它們捕獲什麼就吃什麼），但與早已滅絕的親戚不同。為了從牙釉質的角度驗證這一點，科學家們對化石進行了 AET 和 RET 分析 原鱷科 （UCMP 97638）， 伊哈庫托鱷 （MTM VER 2018.837）和 異頜鱷 （YPM-PU 16989）。 原鱷科 是侏羅紀時期的代表， 伊哈庫托鱷 - 白堊紀，以及 異頜鱷 來自始新世。
在開始實際測量之前，研究人員集思廣益，提出了幾個理論假設：
- 假設 1a - 由於 AET 是線性測量並且應該取決於大小，因此預測 AET 的差異最好透過頭骨大小來解釋；
- 假設 1b：由於 RET 按大小標準化，因此預測 RET 的差異可以用牙齒位置來最好地解釋；
- 假設 2a：由於 AET 和顱骨長度是尺寸的線性測量，它們應該與等長斜率成比例；
- 假設 2b - 由於尾牙在牙弓中承受的咬合力最大，因此尾牙的 RET 會更高。
下表列出了樣本（該物種鱷魚的頭骨 密西西比鱷魚，取自路易斯安那州格蘭德切尼爾的洛克斐勒保護區和化石）。
表 1：鱷魚牙齒掃描資料（喙部、中間部和尾部）。
表 2：牙科數據（LSkull - 顱骨長度、hCrown - 牙冠高度、VE - 牙釉質體積、VD - 牙本質體積、SAEDJ - 牙釉質-牙本質界面面積、AET - 絕對牙釉質厚度、RET - 相對牙釉質厚度）。
研究結果
根據表 2 中提供的牙齒數據，科學家得出結論，無論牙齒位置如何，琺瑯質厚度都與頭骨長度成等比例變化。
表#3：取決於變數的 AET 和 RET 值。
圖 3：AET/RET 相對於顱骨長度的比例。
同時，尾部牙齒的琺瑯質厚度明顯大於其他牙齒，但這也與頭骨的長度無關。
表4： 高等脊椎動物（鱷形目 - 鱷魚的一個分類外群，恐龍 - 恐龍，偶蹄目 - 偶蹄類，齒鯨亞目 - 鯨類的一個亞目，奇蹄目 - 奇蹄類，靈長類 - 靈長類，囓齒類 - 囓齒動物）牙釉質厚度的平均值。
圖#4：尾牙的琺瑯質厚度比其他牙齒的琺瑯質厚度厚。
縮放數據（表 3）支持假設 1a，該假設解釋了 AET 值對顱骨長度的依賴性，而不是對牙齒位置的依賴性。相反，RET 值取決於牙齒在牙齒排中的位置，而不是頭骨的長度，證實了假設 1b。
其餘假設（2a 和 2b）也得到了證實，具體如下，這是根據對同一排中不同位置的牙齒的平均琺瑯質厚度的分析數據得出的。
將現代密西西比鱷魚和古代祖先的琺瑯質厚度進行比較，發現它們有許多相似之處，但也有不同之處。因此，異頜鱷的琺瑯質厚度比現代鱷魚高出約 33%（下圖）。
圖#5：根據牙冠高度比較短吻鱷和化石鱷魚的平均琺瑯質厚度。
總結以上所有數據，科學家得出結論：琺瑯質的厚度直接取決於牙齒的作用。如果需要這些牙齒來粉碎，那麼它們的琺瑯質就會厚得多。先前已確定尾部牙齒的壓力（壓縮力）高於喙部牙齒的壓力。這正是因為它們的作用──捕捉獵物和粉碎骨頭。因此，較厚的琺瑯質可以防止牙齒受損，因為牙齒在進食時會承受最大的壓力。事實上，數據表明，儘管鱷魚尾牙承受著巨大的壓力，但其斷裂的頻率卻明顯較低。
此外，研究還發現，牙齒 異頜鱷 這種鱷魚的琺瑯質比所研究的其他鱷魚的琺瑯質要厚得多。人們認為，這種化石物種喜歡以烏龜為食，需要堅固的牙齒和厚厚的琺瑯質來咬碎龜殼。
科學家也比較了鱷魚和一些恐龍的琺瑯質厚度，以及它們的估計重量和大小。分析表明，鱷魚的琺瑯質更厚（下圖）。
圖#6：鱷魚和恐龍的琺瑯質厚度比較。
有趣的是，暴龍的琺瑯質厚度幾乎與體型小得多的異頜鱷甚至現代鱷魚的琺瑯質相同。用鱷魚的狩獵和飲食習慣來解釋其牙齒的結構是合乎邏輯的。
然而，儘管有記錄，主龍類（鱷魚、恐龍、翼龍等）的琺瑯質比哺乳動物的琺瑯質要薄。
圖 7：鱷魚和一些哺乳動物物種的琺瑯質厚度 (AET) 比較。
為什麼獵人如此依賴下顎，但他們的琺瑯質卻比哺乳動物的琺瑯質更薄呢？這個問題的答案一開始就已經有了——用新的牙齒替換磨損的牙齒。儘管鱷魚擁有堅固的牙齒，但它們並不需要所謂的超堅固的牙齒，因為新牙齒總是會取代斷掉的牙齒。哺乳動物（大多數）不具備這種天賦。
圖#8：鱷魚和一些哺乳動物物種的琺瑯質厚度（RET）比較。
更準確地說，主龍類的琺瑯質厚度在 0.01 至 0.314 毫米範圍內變化，而哺乳動物的琺瑯質厚度在 0.08 至 2.3 毫米範圍內變化。正如他們所說，差異是顯而易見的。
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尾聲
牙齒，雖然聽起來很奇怪，但卻是獲取食物的極其重要的工具。是的，現代人總是可以糾正與牙齒相關的任何缺陷，但在野生自然的代表中沒有牙醫。甚至有人並不總是知道牙科治療是什麼。這就是為什麼有些物種選擇堅固耐用的牙齒，而其他物種則喜歡像手套一樣更換牙齒。鱷魚及其遠親可分為這兩類。鱷魚的牙齒上有相當厚的琺瑯質，用來有效地咬住獵物和咬碎骨頭，但由於它們對牙齒施加了很大的壓力，琺瑯質仍然會磨損，有時甚至會斷裂。在這種情況下，新牙會取代舊牙。
對人類來說，其中一個顯著特徵是對生拇指，它在我們做很多事情時都給予了我們很大的幫助，從「拿著棍子打樹枝上討厭的鄰居」到「拿起筆寫一首十四行詩」。對鱷魚來說，這種工具就是它們的下巴，特別是牙齒。正是身體的這個部位使得鱷魚成為如此危險和致命的獵手，應該避免接觸。
週五關閉：
一部非常奇特且美觀的短片，其中的鱷魚並不完全是鱷魚。
一幅動畫片告訴你不能相信水中可疑的“原木”，尤其是如果你是一頭牛羚。
感謝收看，保持好奇心，祝大家週末愉快！ 🙂
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來源： www.habr.com
