La fée des dents ne fonctionne pas ici: la structure en émail des dents des crocodiles et de leurs ancêtres préhistoriques

Vous entrez dans le couloir avec une faible lumière, vous y trouverez des âmes démunies tourmentées par la douleur et la souffrance. Mais ils ne seront pas en paix ici, car derrière chacune des portes il y aura encore plus de tourments et de peur, qui remplissent toutes les cellules du corps et remplissent toutes les pensées. Vous arrivez à l'une des portes, derrière laquelle vous entendez un enfer de cliquetis et de bourdonnement, se dirigeant vers les os. Rassemblant les restes de courage en un poing, vous tendez une main froide d'horreur vers la poignée de la porte, quand tout à coup quelqu'un derrière vous touche votre épaule, et que vous, surpris par la surprise, vous vous retournez. «Le médecin sera libre dans quelques minutes. Asseyez-vous un moment, nous vous appellerons », vous dit la voix douce de l'infirmière. Apparemment, c'est exactement ce que les gens pensent d'aller chez le dentiste qui sont extrêmement négatifs envers ces «sadiques» en blouse blanche. Mais aujourd'hui, nous ne parlerons pas de dentophobie, nous parlerons de crocodiles. Oui, oui, il s’agit d’eux, et plus précisément de leurs dents, qui n’ont pas besoin de soins dentaires.

Des scientifiques de l'Université du Missouri (États-Unis) ont mené une étude sur les dents de crocodile, qui a montré des caractéristiques intéressantes de l'émail de ces chasseurs impeccables, en s'appuyant uniquement sur leurs mâchoires. Ce que les scientifiques ont découvert, en quoi les dents des crocodiles modernes diffèrent-elles de leurs parents préhistoriques et à quoi sert cette étude? Nous en apprenons à travers le rapport du groupe de recherche.

Base d'étude

Pour la plupart des vertébrés, les dents font partie intégrante de la réception et de la consommation de nourriture (les fourmiliers ne comptent pas). Certains prédateurs dépendent de la vitesse (guépards) pendant la chasse, certains comptent sur le collectif (lions) et pour certains, la force de leur morsure joue un rôle énorme. Cela s'applique également aux crocodiles qui rampent sur leurs victimes dans l'eau et les attrapent avec leurs puissantes mâchoires. Pour empêcher la victime de s'échapper, l'adhérence doit être puissante, ce qui se traduit par des charges importantes sur la structure osseuse. Pour niveler l'effet négatif de leurs morsures puissantes, les crocodiles ont un palais osseux secondaire, qui est immobile connecté au crâne.


Une démonstration visuelle de la fermeture et de l'ouverture de la mâchoire d'un crocodile.

L'une des principales caractéristiques des dents de crocodile est leur remplacement constant par de nouvelles lorsque les anciennes s'usent. Le fait est que les dents des crocodiles ressemblent à une poupée russe, à l'intérieur de laquelle de nouvelles dents se développent. Environ une fois tous les 2 ans, chacune des dents de la mâchoire se change en une nouvelle.


Remarquez à quel point ce "piège à dents" se ferme.

Les dents de crocodile sont divisées en plusieurs catégories en fonction de leur forme et de la fonctionnalité correspondante. Au début de la mâchoire, 4 grands crocs sont nécessaires pour capturer efficacement les proies. Au milieu se trouvent des dents plus épaisses, qui augmentent le long de la mâchoire. Cette partie est nécessaire pour couper les proies. À la base, les dents se dilatent et deviennent plus plates, ce qui permet aux crocodiles de mordre les coquilles de mollusques et les coquilles de tortues, comme les graines.

Quelle est la force de la mâchoire du crocodile? Naturellement, cela dépend de sa taille et de son type. Par exemple, en 2003, il a été constaté qu'un alligator du Mississippi de 272 livres piquait avec une force de ～ 9500 N (N - Newton, 1 N = 1 kg · m / s2). Mais le crocodile peigné de 1308 livres a montré un époustouflant ,5 34 500 N. Au fait, la force absolue d'une morsure chez une personne est d'environ 1498 N.

La force d'une morsure ne dépend pas tant des dents que des muscles de la mâchoire. Chez les crocodiles, ces muscles sont très denses et nombreux. Cependant, il existe une forte différence entre les muscles très développés responsables de la fermeture de la bouche (ce qui donne une telle force de morsure) et les muscles faibles responsables de l'ouverture de la bouche. Cela explique pourquoi la bouche fermée du crocodile peut être maintenue avec une simple bande.


Eh bien, montrez-moi qui vous a appelé un petit gars.

Mais la mâchoire des crocodiles est nécessaire non seulement pour les tueries impitoyables pour la nourriture, mais aussi pour prendre soin de leur progéniture. Les femelles crocodiles transfèrent souvent leurs petits précisément à la mâchoire (il est difficile de leur trouver un endroit plus sûr, car quiconque décide d'y grimper). La bouche du crocodile est équipée de récepteurs très sensibles, grâce auxquels ils peuvent réguler la force de la morsure, ce qui leur permet de mieux retenir la proie ou de transférer soigneusement les enfants.

Malheureusement, les dents humaines ne repoussent pas après la chute des anciennes, mais il y a quelque chose en commun avec les crocodiles - l'émail.


Image n ° 1: dent d'alligator caudale du Mississippi (Alligator mississippiensis).

L'émail est l'enveloppe extérieure de la couronne de la dent. C'est la partie la plus forte du corps humain, comme beaucoup d'autres vertébrés. Cependant, comme nous le savons, nos dents ne changent pas en nouvelles, donc notre émail devrait être plus épais. Mais les crocodiles ont porté des dents changées en de nouvelles, donc il n'y a pas besoin d'émail épais. Cela semble assez logique, mais est-ce vraiment le cas?

Les scientifiques disent que la compréhension des changements de l'émail à l'intérieur d'un taxon permettra de mieux se rappeler comment la structure de l'émail change en fonction de la biomécanique et du régime alimentaire de l'animal.

Les crocodiles, à savoir Alligator mississippiensis , sont parfaits pour cette étude pour un certain nombre de raisons. Tout d'abord, leurs dents, leur force de morsure et leur structure d'émail changent en fonction de l'âge et de la taille de l'individu, ce qui est également dû à un changement de régime alimentaire. Deuxièmement, les dents des crocodiles ont une morphologie différente selon la position dans la mâchoire.


Image n ° 2: a et b montrent la différence de dents entre les grands et les petits individus, c-e montrent les dents des ancêtres fossiles des crocodiles modernes.

Les dents rostrales sont minces et sont utilisées pour capturer des proies, tandis que les dents caudales sont émoussées et sont utilisées pour le broyage avec des forces de morsure plus élevées. En d'autres termes, la charge sur la dent dépend de sa position dans la mâchoire et de la taille du propriétaire de cette mâchoire.

Cette étude présente les résultats d'analyses et de mesures de l'épaisseur absolue de l'émail (AET) et de l'épaisseur normalisée (relative) de l'émail (RET) des dents du crocodile.

L'AET est une estimation de la distance moyenne entre la jonction émail-dentine et la surface extérieure de l'émail et est une mesure linéaire. Et RET est une quantité sans dimension qui vous permet de comparer l'épaisseur relative de l'émail à différentes échelles.

Les scientifiques ont évalué AET et RET des dents rostrales (dans le "nez" de la mâchoire), intermédiaires (au milieu de la rangée) et caudales (à la base de la mâchoire) chez sept individus de l'espèce Alligator mississippiensis .

Il est également important de noter que la structure de l'émail peut dépendre du régime alimentaire de l'individu et de l'espèce entière dans son ensemble. Pour les crocodiles, le régime alimentaire est très étendu (ce qui est attrapé sera le déjeuner), mais il diffère de celui de leurs proches, qui ont déjà disparu. Pour tester cela d'un point de vue émail, les scientifiques ont effectué une analyse AET et RET des fossiles Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) et Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae est un représentant du Jurassique, Iharkutosuchus - Crétacé et Allognathosuchus de l'Éocène.

Avant le début des mesures réelles, les chercheurs ont réfléchi et proposé plusieurs hypothèses théoriques:

• hypothèse 1a - puisque l'AET est une mesure linéaire et doit dépendre de la taille, on suppose que la variance de l'AET sera mieux expliquée par la taille du crâne;
• hypothèse 1b - puisque RET est de taille standardisée, on suppose que la variance de RET s'expliquera mieux par la position de la dent;
• hypothèse 2a - étant donné que l'AET et la longueur du crâne sont des mesures linéaires de la taille, elles devraient être mises à l'échelle avec une pente isométrique;
• hypothèse 2b - puisque les dents caudales subissent les plus grandes forces de morsure dans la dentition, par conséquent, RET sera plus élevé dans les dents caudales.

Les tableaux ci-dessous présentent des échantillons de données (crânes de crocodiles de l'espèce Alligator mississippiensis provenant de la réserve naturelle Rockefeller à Grand Chenier, Louisiane, et fossiles).


Tableau 1: données de balayage des dents de crocodile (rostral, intermédiaire et caudal).


Tableau 2: données dentaires (L _Crâne - longueur du crâne, h _Couronne - hauteur de la couronne, V _E - volume d'émail, V _D - volume de dentine, SA _EDJ - zone d'interface émail-dentine, AET - épaisseur d'émail absolue, RET - épaisseur relative émail).

Résultats de recherche

Conformément aux données dentaires présentées dans le tableau n ° 2, les scientifiques sont parvenus à la conclusion que l'épaisseur de l'émail est mise à l'échelle isométrique avec la longueur du crâne, quelle que soit la position de la dent.


Tableau 3: valeurs AET et RET en fonction des variables.


Image 3: échelle AET / RET par rapport à la longueur du crâne.

Dans le même temps, l'épaisseur de l'émail sur les dents caudales est beaucoup plus grande que sur les autres, mais cela ne dépend pas non plus de la longueur du crâne.


Tableau n ° 4: l'épaisseur moyenne de l'émail chez les vertébrés supérieurs (Crocodyliform - le groupe extrataxon des crocodiles, Dinosaur - dinosaures, Artiodactyl - artiodactyls, Odontocete - le sous-ordre des cétacés, Perissodactyl - artiodactyls, Primates - primates, Rongeurs - Rongeurs).


Image n ° 4: L'épaisseur de l'émail des dents caudales est supérieure à celle des autres.

Les données concernant la mise à l'échelle (tab. N ° 3) ont confirmé l'hypothèse 1a, expliquant la dépendance de la valeur AET sur la longueur du crâne, et non sur la position de la dent. Mais les valeurs RET, au contraire, dépendent de la position de la dent dans la rangée, et non de la longueur du crâne, ce qui confirme l'hypothèse 1b.

Les hypothèses restantes (2a et 2b) ont également été confirmées, ce qui découle de l'analyse de l'épaisseur moyenne de l'émail dentaire avec une disposition différente d'affilée.

La comparaison de l'épaisseur de l'émail dans l'alligator du Mississippien moderne et ses anciens ancêtres a montré beaucoup de points communs, mais il y avait des différences. Ainsi, Allognathosuchus a une épaisseur d'émail d'environ 33% de plus que les crocodiles modernes (image ci-dessous).


Image n ° 5: Comparaison de l'épaisseur moyenne de l'émail dans un fossile d'alligator et de crocodile par la hauteur de la couronne dentaire.

En résumant toutes les données ci-dessus, les scientifiques sont arrivés à la conclusion que l'épaisseur de l'émail dépend directement, pour ainsi dire, du rôle des dents. Si ces dents sont nécessaires au meulage, leur émail sera beaucoup plus épais. Il a été précédemment constaté que la pression (force de compression) des dents caudales est supérieure à la rostrale. Cela est précisément dû à leur rôle - garder les proies et écraser les os. Ainsi, un émail plus épais empêche d'endommager les dents, qui sont exposées à une charge maximale pendant la nutrition. En effet, les données suggèrent que les dents caudales des crocodiles se cassent beaucoup moins fréquemment, malgré de graves contraintes.

De plus, il a été constaté que l'émail des dents d' Allognathosuchus est significativement plus épais que dans le reste du crocodile étudié. On pense que cette espèce fossile préférait manger des tortues, et pour écraser leurs coquilles, des dents solides et un émail épais sont nécessaires.

Les scientifiques ont également comparé l'épaisseur de l'émail du crocodile et de certains dinosaures, le poids et la taille estimés correspondants. Cette analyse a montré que l'émail du crocodile était plus épais (schéma ci-dessous).


Image 6: Comparaison de l'épaisseur de l'émail des crocodiles et des dinosaures.

Il est curieux que l'émail du tyrannosaure ait presque la même épaisseur que celui des Allognathosuchus sensiblement plus petits et même des crocodiles modernes. Il est logique que la structure dentaire des crocodiles s'explique par leurs habitudes dans les aspects de la chasse et de l'alimentation.

Cependant, malgré ses archives, l'émail des archosaures (crocodiles, dinosaures, ptérosaures, etc.) est plus fin que celui des mammifères.


Image 7: Comparaison de l'épaisseur de l'émail (AET) des crocodiles et de certaines espèces de mammifères.

Pourquoi l'émail des chasseurs qui dépendent tellement de leurs mâchoires est-il plus fin que celui des mammifères? La réponse à cette question était au début - le remplacement des dents usées par de nouvelles. Bien que les crocodiles aient des dents solides, ils n’ont pas besoin, pour ainsi dire, de dents résistantes, étant donné qu’une nouvelle dent viendra toujours remplacer une dent cassée. Les mammifères (pour la plupart) n'ont pas un tel talent.


Image 8: Comparaison de l'épaisseur de l'émail (RET) des crocodiles et de certaines espèces de mammifères.

Plus précisément, l'épaisseur de l'émail chez les archosaures varie de 0,01 à 0,314 mm et chez les mammifères de 0,08 à 2,3 mm. La différence, comme on dit, est sur le visage.

Pour une connaissance plus détaillée des nuances de l'étude, je vous recommande de consulter le rapport des scientifiques.

Épilogue

Les dents, aussi étranges que cela puisse paraître, sont un outil extrêmement important dans l'extraction des aliments. Oui, une personne moderne peut toujours réparer tout défaut associé aux dents, mais il n'y a pas de dentistes parmi les représentants de la faune. Même une personne ne savait pas toujours ce qu'était un traitement dentaire. Par conséquent, certaines espèces choisissent des dents solides et durables, tandis que d'autres préfèrent les changer comme des gants. Les crocodiles et leurs parents éloignés peuvent être attribués aux deux groupes. L'émail des dents, nécessaire pour maintenir efficacement l'extraction et l'écrasement des os, est assez épais pour les crocodiles, mais, compte tenu des charges importantes, leurs dents s'usent tout de même et se cassent parfois. Dans une telle nouvelle dent remplace l'ancienne dent.

Pour une personne, l'un des traits distinctifs est le pouce opposé, qui nous a grandement aidés dans de nombreuses entreprises, de «prendre un bâton et baiser un voisin ennuyeux sur une branche» à «prendre un stylo et écrire un sonnet». Pour les crocodiles, un tel outil est leurs mâchoires, en particulier les dents. C'est cette partie du corps qui fait des crocodiles des chasseurs si dangereux et mortels, qu'il faut éviter.



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