El hada de los dientes no funciona aquí: la estructura del esmalte de los dientes de los cocodrilos y sus antepasados ​​prehistóricos

Entras en el corredor con una luz tenue, en él encontrarás almas indigentes atormentadas por el dolor y el sufrimiento. Pero no estarán en paz aquí, porque detrás de cada una de las puertas habrá aún más tormento y miedo, que llenan todas las células del cuerpo y llenan todos los pensamientos. Llegas a una de las puertas, detrás de la cual escuchas un traqueteo y un zumbido que se dirigen a los huesos. Al juntar los restos de coraje en un puño, extiendes una mano fría con horror hacia la manija de la puerta, cuando de repente alguien detrás de ti toca tu hombro, y tú, sorprendido por la sorpresa, te das la vuelta. “El médico estará libre en unos minutos. Siéntate un rato, te llamaremos ”, te dice la suave voz de la enfermera. Aparentemente, esto es exactamente lo que la gente piensa de ir al dentista que es extremadamente negativo con estos "sádicos" en batas blancas. Pero hoy no hablaremos de dentofobia, hablaremos de cocodrilos. Sí, sí, se trata de ellos, y más precisamente de sus dientes, que no necesitan tratamiento dental.

Científicos de la Universidad de Missouri (EE. UU.) Realizaron un estudio de los dientes de cocodrilo, que mostró características interesantes del esmalte de estos cazadores impecables, confiando solo en sus mandíbulas. Lo que los científicos han descubierto, ¿en qué se diferencian los dientes de los cocodrilos modernos de sus parientes prehistóricos y de qué sirve este estudio? Aprendemos sobre esto del informe del grupo de investigación.

Base de estudio

Para la mayoría de los vertebrados, los dientes son un atributo integral de la recepción y el consumo de alimentos (los osos hormigueros no cuentan). Algunos depredadores dependen de la velocidad (guepardos) durante la caza, algunos dependen del colectivo (leones), y para algunos, la fuerza de su mordedura juega un papel muy importante. Esto también se aplica a los cocodrilos que se arrastran sobre sus víctimas en el agua y los agarran con sus poderosas mandíbulas. Para evitar que la víctima escape, el agarre debe ser poderoso, y esto se traduce en grandes cargas en la estructura ósea. Para nivelar el efecto negativo de sus poderosas picaduras, los cocodrilos tienen un paladar óseo secundario, que está conectado inmóvil al cráneo.


Una demostración visual del cierre y apertura de la mandíbula de un cocodrilo.

Una de las principales características de los dientes de cocodrilo es su constante reemplazo por otros nuevos cuando los viejos se desgastan. El hecho es que los dientes de los cocodrilos se parecen a una muñeca rusa, dentro de la cual se desarrollan nuevos dientes. Aproximadamente una vez cada 2 años, cada uno de los dientes en la mandíbula cambia a otros nuevos.


Observe qué tan bien se cierra esta "trampa para dientes".

Los dientes de cocodrilo se dividen en varias categorías según su forma y funcionalidad correspondiente. Al comienzo de la mandíbula hay 4 colmillos grandes que se necesitan para capturar presas de manera efectiva. En el medio hay dientes más gruesos, que aumentan a lo largo de la mandíbula. Esta parte es necesaria para cortar presas. En la base, los dientes se expanden y se vuelven más planos, lo que permite a los cocodrilos morder los caparazones de los moluscos y los caparazones de las tortugas, como las semillas.

¿Qué tan fuerte es la mandíbula del cocodrilo? Naturalmente, depende de su tamaño y tipo. Por ejemplo, en 2003 se descubrió que un cocodrilo del Mississippi de 272 libras muerde con una fuerza de ～ 9500 N (N - Newton, 1 N = 1 kg · m / s2). Pero el cocodrilo peinado de 1308 libras mostró un impresionante ～ 34,500 N. Por cierto, la fuerza absoluta de una mordedura en una persona es de aproximadamente 1498 N.

La fuerza de una mordida no depende tanto de los dientes como de los músculos de la mandíbula. En los cocodrilos, estos músculos son muy densos y hay muchos. Sin embargo, existe una fuerte diferencia entre los músculos muy desarrollados responsables de cerrar la boca (lo que da una fuerza de mordida) y los músculos débiles responsables de abrir la boca. Esto explica por qué la boca cerrada del cocodrilo se puede sostener con una simple cinta.


Bueno, muéstrame quién te llamó tío pequeño.

Pero la mandíbula de los cocodrilos es necesaria no solo para los asesinatos despiadados de alimentos, sino también para cuidar a sus crías. Las hembras de cocodrilo a menudo transfieren sus cachorros precisamente a la mandíbula (es difícil encontrar un lugar más seguro para ellos, porque quien decida escalar allí). La boca del cocodrilo está equipada con receptores muy sensibles, gracias a los cuales pueden regular la fuerza de la picadura, lo que les permite sostener mejor a la presa o transferir cuidadosamente a los niños.

Desafortunadamente, los dientes humanos no vuelven a crecer después de que se caen los viejos, pero hay algo en común con los cocodrilos: el esmalte.


Imagen No. 1: Diente de cocodrilo Caudal Mississippi (Alligator mississippiensis).

El esmalte es la capa externa de la corona del diente. Esta es la parte más fuerte del cuerpo humano, como muchos otros vertebrados. Sin embargo, como sabemos, nuestros dientes no cambian a otros nuevos, por lo tanto, nuestro esmalte debe ser más grueso. Pero los cocodrilos han desgastado los dientes por otros nuevos, por lo que no es necesario un esmalte grueso. Suena bastante lógico, pero ¿es realmente así?

Los científicos dicen que comprender los cambios en el esmalte dentro de un taxón permitirá recordar mejor cómo cambia la estructura del esmalte según la biomecánica y la dieta del animal.

Los cocodrilos, a saber, Alligator mississippiensis , son excelentes para este estudio por varias razones. En primer lugar, sus dientes, la fuerza de la mordida y la estructura del esmalte cambian según la edad y el tamaño del individuo, lo que también se debe a un cambio en la dieta. En segundo lugar, los dientes de los cocodrilos tienen una morfología diferente dependiendo de la posición en la mandíbula.


Imagen No. 2: ayb muestran la diferencia en dientes entre individuos grandes y pequeños, c-e muestran los dientes de los ancestros fósiles de los cocodrilos modernos.

Los dientes rostrales son delgados y se usan para capturar presas, mientras que los dientes caudales son romos y se usan para rechinar con fuerzas de mordida más altas. En otras palabras, la carga sobre el diente depende de su posición en la mandíbula y del tamaño del propietario de esta mandíbula.

Este estudio presenta los resultados del análisis y las mediciones del grosor absoluto del esmalte (AET) y el grosor del tamaño estandarizado (relativo) del esmalte (RET) de los dientes del cocodrilo.

AET es una estimación de la distancia promedio desde la unión esmalte-dentina hasta la superficie externa del esmalte y es una medición lineal. Y RET es una cantidad adimensional que le permite comparar el grosor relativo del esmalte a diferentes escalas.

Los científicos evaluaron AET y RET de los dientes rostrales (en la "nariz" de la mandíbula), intermedios (en el medio de la fila) y caudales (en la base de la mandíbula) en siete individuos de la especie Alligator mississippiensis .

También es importante tener en cuenta que la estructura del esmalte puede depender de la dieta del individuo y de toda la especie en su conjunto. Para los cocodrilos, la dieta es muy extensa (lo que se pescará será el almuerzo), pero difiere de la de sus parientes, que ya se han extinguido. Para probar esto desde el punto de vista del esmalte, los científicos realizaron un análisis AET y RET de los fósiles Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) y Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae es un representante del Jurásico, Iharkutosuchus - Cretáceo y Allognathosuchus del Eoceno.

Antes de que comenzaran las mediciones reales, los investigadores hicieron una lluvia de ideas y propusieron varias hipótesis teóricas:

• hipótesis 1a: dado que AET es una medida lineal y debe depender del tamaño, se supone que la variación en AET se explicará mejor por el tamaño del cráneo;
• hipótesis 1b: dado que RET está estandarizado en tamaño, se supone que la varianza en RET se explicará mejor por la posición del diente;
• hipótesis 2a: dado que AET y la longitud del cráneo son medidas lineales de tamaño, deben escalar con una pendiente isométrica;
• hipótesis 2b: dado que los dientes caudales experimentan las mayores fuerzas de mordida en la dentición, por lo tanto, la RET será mayor en los dientes caudales.

Las siguientes tablas muestran datos de muestra (cráneos de cocodrilo de las especies Alligator mississippiensis tomadas de la Reserva Natural Rockefeller en Grand Chenier, Louisiana, y fósiles).


Tabla 1: datos de escaneo de dientes de cocodrilo (rostral, intermedio y caudal).


Tabla 2: datos del diente (L _Cráneo - longitud del cráneo, h _Corona - altura de la corona, V _E - volumen del esmalte, V _D - volumen de la dentina, SA _EDJ - área de interfaz esmalte-dentina, AET - espesor absoluto del esmalte, RET - espesor relativo esmalte).

Resultados de la investigación

De acuerdo con los datos dentales presentados en la tabla No. 2, los científicos llegaron a la conclusión de que el grosor del esmalte se escala isométricamente con la longitud del cráneo, independientemente de la posición del diente.


Tabla 3: valores de AET y RET según las variables.


Imagen 3: escala AET / RET con respecto a la longitud del cráneo.

Al mismo tiempo, el grosor del esmalte en los dientes caudales es mucho mayor que en otros, pero esto tampoco depende de la longitud del cráneo.


Tabla No. 4: el grosor promedio del esmalte en vertebrados superiores (Crocodyliform - el grupo extrataxon de cocodrilos, Dinosaurio - dinosaurios, Artiodactyl - artiodactyls, Odontocete - el suborden de cetáceos, Perissodactyl - artiodactyls, Primate - primates, Roedores - roedores).


Imagen No. 4: El grosor del esmalte de los dientes caudales es mayor que otros.

Los datos sobre la escala (tab. No. 3) confirmaron la hipótesis 1a, explicando la dependencia del valor AET de la longitud del cráneo y no de la posición del diente. Pero los valores RET, por el contrario, dependen de la posición del diente en la fila, y no de la longitud del cráneo, lo que confirma la hipótesis 1b.

También se confirmaron las hipótesis restantes (2a y 2b), que se deduce del análisis del grosor promedio del esmalte dental con una disposición diferente en una fila.

La comparación del grosor del esmalte en el moderno cocodrilo de Mississippi y sus ancestros antiguos mostró mucho en común, pero hubo diferencias. Entonces, Allognathosuchus tiene un espesor de esmalte de aproximadamente 33% más que los cocodrilos modernos (imagen a continuación).


Imagen No. 5: Comparación del grosor promedio del esmalte en un cocodrilo y fósiles de cocodrilo por la altura de la corona del diente.

Resumiendo todos los datos anteriores, los científicos llegaron a la conclusión de que el grosor del esmalte depende directamente, por así decirlo, del papel de los dientes. Si estos dientes son necesarios para moler, su esmalte será mucho más grueso. Anteriormente se descubrió que la presión (fuerza de compresión) de los dientes caudales es mayor que la rostral. Esto se debe precisamente a su papel: mantener presas y aplastar huesos. Por lo tanto, un esmalte más grueso evita daños a los dientes, que están expuestos a una carga máxima durante la nutrición. De hecho, los datos sugieren que los dientes caudales de los cocodrilos se rompen con mucha menos frecuencia, a pesar de las graves tensiones.

Además, se encontró que el esmalte en los dientes Allognathosuchus es significativamente más grueso que en el resto del cocodrilo estudiado. Se cree que esta especie fósil prefería comer tortugas, y para aplastar sus caparazones, se necesitan dientes fuertes y esmalte grueso.

Los científicos también compararon el grosor del esmalte del cocodrilo y algunos dinosaurios, el peso y el tamaño estimados correspondientes. Este análisis mostró que el esmalte de cocodrilo era más grueso (diagrama a continuación).


Imagen 6: Comparación del grosor del esmalte de cocodrilos y dinosaurios.

Es curioso que el esmalte del tiranosaurio era casi del mismo grosor que el del Allognathosuchus significativamente más pequeño e incluso los cocodrilos modernos. Es lógico que la estructura dental de los cocodrilos se explique por sus hábitos en aspectos de caza y dieta.

Sin embargo, a pesar de sus registros, el esmalte de los archosaurios (cocodrilos, dinosaurios, pterosaurios, etc.) es más delgado que el de los mamíferos.


Imagen 7: Comparación del grosor del esmalte (AET) de cocodrilos y algunas especies de mamíferos.

¿Por qué el esmalte de los cazadores que dependen tanto de sus mandíbulas es más delgado que los mamíferos? La respuesta a esta pregunta fue al principio: el reemplazo de dientes desgastados por otros nuevos. Aunque los cocodrilos tienen dientes fuertes, no necesitan, por así decirlo, dientes resistentes, dado que siempre habrá un diente nuevo para reemplazar uno roto. Los mamíferos (en su mayor parte) no tienen tal talento.


Imagen 8: Comparación del grosor del esmalte (RET) de cocodrilos y algunas especies de mamíferos.

Más precisamente, el grosor del esmalte en los archosaurios varía en el rango de 0.01 a 0.314 mm, y en mamíferos de 0.08 a 2.3 mm. La diferencia, como dicen, está en la cara.

Para un conocimiento más detallado de los matices del estudio, le recomiendo que consulte el informe de los científicos.

Epílogo

Los dientes, por extraño que parezca, son una herramienta extremadamente importante en la extracción de alimentos. Sí, una persona moderna siempre puede reparar cualquier defecto asociado con los dientes, pero no hay dentistas entre los representantes de la vida silvestre. Incluso una persona no siempre sabía qué era el tratamiento dental. Por lo tanto, algunas especies eligen dientes fuertes y duraderos, mientras que otras prefieren cambiarlos como guantes. Los cocodrilos y sus parientes lejanos se pueden atribuir a ambos grupos. El esmalte en los dientes, que son necesarios para mantener efectivamente la extracción y el aplastamiento de los huesos, es bastante grueso para los cocodrilos, pero, debido a las graves cargas, sus dientes se desgastan de todos modos y, a veces, se rompen. En un diente tan nuevo reemplaza el diente viejo.

Para una persona, una de las características distintivas es el pulgar opuesto, que nos ayudó mucho en muchos esfuerzos, desde "tomar un palo y follar a un vecino molesto en una rama" hasta "tomar un bolígrafo y escribir un soneto". Para los cocodrilos, tal herramienta son sus mandíbulas, en particular los dientes. Es esta parte del cuerpo la que hace que los cocodrilos sean cazadores tan peligrosos y mortales, lo que debe evitarse.



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