Peri gigi tidak bekerja di sini: struktur enamel gigi buaya dan nenek moyang prasejarah mereka

Anda pergi ke koridor dengan cahaya redup, di dalamnya Anda akan menemukan jiwa-jiwa miskin yang tersiksa oleh rasa sakit dan penderitaan. Tetapi mereka tidak akan merasa damai di sini, karena di balik setiap pintu akan ada lebih banyak siksaan dan ketakutan, yang mengisi semua sel-sel tubuh dan mengisi semua pikiran. Anda datang ke salah satu pintu, di belakangnya Anda mendengar suara keributan dan deru, menuju ke tulang belulang. Mengumpulkan sisa-sisa keberanian menjadi kepalan, Anda mengulurkan tangan dingin dengan ngeri ke pegangan pintu, ketika tiba-tiba seseorang di belakang Anda menyentuh bahu Anda, dan Anda, terkejut, terkejut. “Dokter akan bebas dalam beberapa menit. Duduklah sebentar, kami akan memanggil Anda, ”suara lembut perawat memberi tahu Anda. Rupanya inilah yang dipikirkan orang-orang tentang pergi ke dokter gigi yang sangat negatif terhadap "sadis" dalam mantel putih ini. Tetapi hari ini kita tidak akan berbicara tentang dentophobia, kita akan berbicara tentang buaya. Ya, ya, ini tentang mereka, dan lebih tepatnya tentang gigi mereka, yang tidak memerlukan perawatan gigi.

Para ilmuwan dari University of Missouri (AS) melakukan penelitian terhadap gigi buaya, yang menunjukkan fitur menarik dari enamel pemburu yang sempurna ini, hanya mengandalkan rahang mereka. Apa yang telah ditemukan oleh para ilmuwan, bagaimana perbedaan gigi buaya modern dari kerabat prasejarah mereka dan apa gunanya studi ini? Kami belajar tentang ini dari laporan kelompok penelitian.

Dasar studi

Bagi kebanyakan vertebrata, gigi merupakan atribut integral dari penerimaan dan konsumsi makanan (trenggiling tidak masuk hitungan). Beberapa predator bergantung pada kecepatan (cheetah) selama perburuan, beberapa predator bergantung pada kolektif (singa), dan bagi sebagian orang, kekuatan gigitan mereka memainkan peran besar. Ini juga berlaku untuk buaya yang merayap di atas korban mereka di dalam air dan menangkap mereka dengan rahang yang kuat. Untuk mencegah korban melarikan diri, cengkeraman harus kuat, dan ini diterjemahkan menjadi beban besar pada struktur tulang. Untuk meratakan efek negatif dari gigitannya yang kuat, buaya memiliki langit-langit tulang sekunder, yang tidak terhubung ke tengkorak.


Peragaan visual penutupan dan pembukaan rahang buaya.

Salah satu fitur utama gigi buaya adalah penggantiannya yang konstan dengan yang baru ketika yang lama aus. Faktanya adalah bahwa gigi buaya menyerupai boneka Rusia, di dalamnya gigi baru berkembang. Sekitar sekali setiap 2 tahun, setiap gigi di rahang berubah menjadi yang baru.


Perhatikan betapa rapatnya "perangkap gigi" ini.

Gigi buaya dibagi menjadi beberapa kategori sesuai dengan bentuk dan fungsinya. Pada awal rahang ada 4 taring besar yang dibutuhkan untuk menangkap mangsa secara efektif. Di tengah adalah gigi yang lebih tebal, yang meningkat di sepanjang rahang. Bagian ini diperlukan untuk memotong mangsa. Pada dasarnya, gigi mengembang dan menjadi lebih rata, yang memungkinkan buaya menggigit cangkang moluska dan cangkang kura-kura, seperti biji.

Seberapa kuat rahang buaya? Secara alami, itu tergantung pada ukuran dan jenisnya. Sebagai contoh, pada tahun 2003 ditemukan bahwa buaya Mississippi 272 pon menggigit dengan kekuatan ～ 9500 N (N - Newton, 1 N = 1 kg · m / s2). Tetapi buaya sisir seberat 1.308 pound menunjukkan ～ 34.500 N. yang menakjubkan. Omong-omong, kekuatan absolut gigitan seseorang sekitar 1498 N.

Kekuatan gigitan tidak tergantung pada gigi seperti pada otot rahang. Pada buaya, otot-otot ini sangat padat dan ada banyak. Namun, ada perbedaan kuat antara otot-otot yang sangat berkembang yang bertanggung jawab untuk menutup mulut (yang memberikan kekuatan gigitan) dan otot-otot lemah yang bertanggung jawab untuk membuka mulut. Ini menjelaskan mengapa mulut buaya yang tertutup dapat ditahan dengan selotip sederhana.


Tunjukkan padaku siapa yang memanggilmu pria kecil.

Tetapi rahang buaya dibutuhkan tidak hanya untuk pembunuhan kejam demi makanan, tetapi juga untuk merawat anak-anak mereka. Betina buaya sering memindahkan anaknya dengan tepat ke rahang (sulit untuk menemukan tempat yang lebih aman bagi mereka, karena siapa pun yang memutuskan untuk naik ke sana). Mulut buaya dilengkapi dengan reseptor yang sangat sensitif, berkat itu mereka dapat mengatur kekuatan gigitan, yang memungkinkan mereka untuk memegang mangsa dengan lebih baik atau dengan hati-hati memindahkan anak-anak.

Sayangnya, gigi manusia tidak tumbuh kembali setelah yang lama rontok, tetapi ada sesuatu yang sama dengan buaya - email.


Gambar No. 1: Caudal Mississippi Alligator Tooth (Alligator mississippiensis).

Enamel adalah kulit terluar dari mahkota gigi. Ini adalah bagian terkuat dari tubuh manusia, seperti banyak vertebrata lainnya. Namun, seperti yang kita tahu, gigi kita tidak berubah ke yang baru, oleh karena itu enamel kita harus lebih tebal. Tapi buaya telah memakai gigi ganti ke yang baru, jadi tidak perlu enamel tebal. Kedengarannya logis, tetapi benarkah demikian?

Para ilmuwan mengatakan bahwa memahami perubahan enamel dalam satu takson akan memungkinkan untuk mengingat lebih baik bagaimana struktur perubahan enamel tergantung pada biomekanik dan pola makan hewan.

Buaya, yaitu Alligator mississippiensis , sangat bagus untuk penelitian ini karena sejumlah alasan. Pertama, gigi mereka, kekuatan gigitan dan struktur enamel berubah tergantung pada usia dan ukuran individu, yang juga disebabkan oleh perubahan dalam diet. Kedua, gigi buaya memiliki morfologi yang berbeda tergantung pada posisi di rahang.


Gambar No. 2: a dan b menunjukkan perbedaan gigi antara individu besar dan kecil, c-e menunjukkan gigi nenek moyang fosil buaya modern.

Gigi rostral tipis dan digunakan untuk menangkap mangsa, sedangkan gigi caudal tumpul dan digunakan untuk menggiling dengan kekuatan gigitan yang lebih tinggi. Dengan kata lain, beban pada gigi tergantung pada posisinya di rahang dan pada ukuran pemilik rahang ini.

Penelitian ini menyajikan hasil analisis dan pengukuran ketebalan absolut enamel (AET) dan ukuran standar (relatif) ketebalan enamel (RET) dari gigi buaya.

AET adalah perkiraan jarak rata-rata dari persimpangan enamel-dentin ke permukaan luar enamel dan merupakan pengukuran linier. Dan RET adalah kuantitas tanpa dimensi yang memungkinkan Anda membandingkan ketebalan relatif enamel pada skala yang berbeda.

Para ilmuwan mengevaluasi AET dan RET dari rostral (di "hidung" rahang), menengah (di tengah barisan) dan caudal (di dasar rahang) gigi pada tujuh individu dari spesies Alligator mississippiensis .

Penting juga untuk dicatat bahwa struktur email tergantung pada makanan individu dan keseluruhan spesies secara keseluruhan. Untuk buaya, makanannya sangat luas (yang ditangkap adalah makan siang), tetapi berbeda dengan kerabat mereka, yang sudah punah. Untuk menguji ini dari sudut pandang enamel, para ilmuwan melakukan analisis AET dan RET terhadap fosil Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) dan Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae adalah perwakilan dari Jurassic, Iharkutosuchus - Cretaceous, dan Allognathosuchus dari Eocene.

Sebelum pengukuran aktual dimulai, para peneliti melakukan brainstorming dan mengusulkan beberapa hipotesis teoretis:

• hipotesis 1a - karena AET adalah ukuran linier dan harus tergantung pada ukuran, diasumsikan bahwa varians dalam AET akan dijelaskan dengan ukuran tengkorak;
• hipotesis 1b - karena RET terstandarisasi dalam ukuran, diasumsikan bahwa varian dalam RET akan paling baik dijelaskan oleh posisi gigi;
• hipotesis 2a - karena AET dan panjang tengkorak adalah ukuran linear dari ukuran, mereka harus berskala dengan kemiringan isometrik;
• hipotesis 2b - karena gigi caudal mengalami kekuatan gigitan terbesar dalam pertumbuhan gigi, oleh karena itu, RET akan lebih tinggi pada gigi caudal.

Tabel di bawah ini menunjukkan data sampel (tengkorak buaya dari spesies Mississippiensis Alligator yang diambil dari Cagar Alam Rockefeller di Grand Chenier, Louisiana, dan fosil).


Tabel 1: memindai data gigi buaya (rostral, intermediate, dan caudal).


Tabel 2: data gigi (L _Tengkorak - panjang tengkorak, h Tinggi mahkota - mahkota, V _E - volume enamel, V _D - volume dentin, SA _EDJ - area antarmuka enamel-dentin, AET - ketebalan enamel absolut, RET - ketebalan relatif email).

Hasil penelitian

Sesuai dengan data gigi yang disajikan dalam tabel No. 2, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa ketebalan enamel diskalakan secara isometrik dengan panjang tengkorak, terlepas dari posisi gigi.


Tabel 3: Nilai AET dan RET tergantung pada variabel.


Gambar 3: penskalaan AET / RET sehubungan dengan panjang tengkorak.

Pada saat yang sama, ketebalan enamel pada gigi caudal jauh lebih besar daripada yang lain, tetapi ini juga tidak tergantung pada panjang tengkorak.


Tabel No. 4: ketebalan enamel rata-rata pada vertebrata yang lebih tinggi (Crocodyliform - kelompok ekstrataxon buaya, Dinosaurus - dinosaurus, Artiodactyl - artiodactyls, Odontocete - subordan cetacea, Perissodactyl - artiodactyls, Primate - primata, Tikus - tikus).


Gambar No. 4: Ketebalan enamel gigi caudal lebih besar dari yang lain.

Data tentang penskalaan (tab. No. 3) mengkonfirmasi hipotesis 1a, menjelaskan ketergantungan nilai AET pada panjang tengkorak, dan bukan pada posisi gigi. Tetapi nilai RET, sebaliknya, tergantung pada posisi gigi pada barisan, dan bukan pada panjang tengkorak, yang mengkonfirmasi hipotesis 1b.

Hipotesis yang tersisa (2a dan 2b) juga dikonfirmasi, yang mengikuti dari analisis ketebalan rata-rata email gigi dengan susunan berbeda dalam satu baris.

Perbandingan ketebalan enamel dalam buaya Mississippian modern dan leluhur kuno menunjukkan banyak kesamaan, tetapi ada perbedaan. Jadi, Allognathosuchus memiliki ketebalan enamel sekitar 33% lebih dari buaya modern (gambar di bawah).


Gambar No. 5: Perbandingan ketebalan rata-rata enamel dalam buaya dan fosil buaya dengan ketinggian mahkota gigi.

Merangkum semua data di atas, para ilmuwan sampai pada kesimpulan bahwa ketebalan enamel secara langsung tergantung pada, jadi, peran gigi. Jika gigi ini diperlukan untuk menggerinda, enamel mereka akan jauh lebih tebal. Sebelumnya ditemukan bahwa tekanan (gaya tekan) gigi caudal lebih tinggi daripada rostral. Ini karena peran mereka - menjaga mangsa dan menghancurkan tulang. Jadi, enamel yang lebih tebal mencegah kerusakan pada gigi, yang terpapar pada beban maksimum selama nutrisi. Memang, data menunjukkan bahwa gigi ekor buaya lebih jarang patah, meskipun mengalami tekanan serius.

Selain itu, ditemukan bahwa enamel pada gigi Allognathosuchus secara signifikan lebih tebal daripada sisa buaya yang diteliti. Diyakini bahwa spesies fosil ini lebih suka memakan kura-kura, dan untuk menghancurkan cangkangnya, diperlukan gigi yang kuat dan enamel yang tebal.

Para ilmuwan juga membandingkan ketebalan enamel buaya dan beberapa dinosaurus, perkiraan berat dan ukurannya. Analisis ini menunjukkan bahwa enamel buaya lebih tebal (diagram di bawah).


Gambar 6: Perbandingan ketebalan enamel buaya dan dinosaurus.

Sangat mengherankan bahwa enamel tyrannosaurus memiliki ketebalan yang hampir sama dengan Allognathosuchus yang jauh lebih kecil dan bahkan buaya modern. Adalah logis bahwa struktur gigi buaya dijelaskan oleh kebiasaan mereka dalam aspek berburu dan diet.

Namun, terlepas dari catatannya, enamel archosaurus (buaya, dinosaurus, pterosaurus, dll.) Lebih tipis dari pada mamalia.


Gambar 7: Perbandingan ketebalan enamel (AET) buaya dan beberapa spesies mamalia.

Mengapa enamel pemburu yang sangat bergantung pada rahang mereka lebih tipis daripada mamalia? Jawaban untuk pertanyaan ini adalah di awal - penggantian gigi aus dengan yang baru. Meskipun buaya memiliki gigi yang kuat, mereka tidak membutuhkannya, sehingga gigi yang berat, mengingat fakta bahwa gigi baru akan selalu datang untuk menggantikan yang rusak. Mamalia (sebagian besar) tidak memiliki bakat seperti itu.


Gambar 8: Perbandingan ketebalan enamel (RET) buaya dan beberapa spesies mamalia.

Lebih tepatnya, ketebalan enamel pada archosaur bervariasi dalam kisaran 0,01 hingga 0,314 mm, dan pada mamalia 0,08 hingga 2,3 mm. Perbedaannya, seperti kata mereka, ada pada wajah.

Untuk pengenalan yang lebih rinci dengan nuansa penelitian ini, saya sarankan Anda melihat laporan para ilmuwan.

Epilog

Gigi, betapapun anehnya kedengarannya, adalah alat yang sangat penting dalam ekstraksi makanan. Ya, orang modern selalu dapat memperbaiki segala cacat yang terkait dengan gigi, tetapi tidak ada dokter gigi di antara perwakilan satwa liar. Bahkan seseorang tidak selalu tahu apa itu perawatan gigi. Oleh karena itu, beberapa spesies memilih gigi yang kuat dan tahan lama, sementara yang lain lebih suka mengubahnya seperti sarung tangan. Buaya dan kerabat mereka yang jauh dapat dikaitkan dengan kedua kelompok. Enamel pada gigi, yang diperlukan untuk secara efektif menjaga ekstraksi dan menghancurkan tulang, agak tebal untuk buaya, tetapi, karena beban yang serius, gigi mereka aus semua sama dan terkadang pecah. Sedemikian rupa gigi baru menggantikan gigi yang lama.

Untuk seseorang, salah satu fitur yang membedakan adalah ibu jari yang berlawanan, yang sangat membantu kami dalam banyak upaya, dari "mengambil tongkat dan meniduri tetangga yang mengganggu di cabang" ke "mengambil pena dan menulis soneta". Untuk buaya, alat seperti itu adalah rahang mereka, khususnya gigi. Bagian tubuh inilah yang membuat buaya begitu berbahaya dan pemburu mematikan, yang harus dihindari.



Terima kasih telah tinggal bersama kami. Apakah Anda suka artikel kami? Ingin melihat materi yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikannya kepada teman-teman Anda, diskon 30% untuk pengguna Habr pada analog unik dari server entry-level yang kami temukan untuk Anda: Seluruh kebenaran tentang VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps dari $ 20 atau bagaimana membagi server? (opsi tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).

Dell R730xd 2 kali lebih murah? Hanya kami yang memiliki 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV dari $ 199 di Belanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - mulai dari $ 99! Baca tentang Cara Membangun Infrastruktur Bldg. kelas menggunakan server Dell R730xd E5-2650 v4 seharga 9.000 euro untuk satu sen?