Зуб -Tooth

Шимпанзе показывает свои зубы

Зуб (множественное число зубов ) представляет собой твердую кальцифицированную структуру, которая находится в челюстях (или ртах ) многих позвоночных и используется для расщепления пищи . Некоторые животные, особенно плотоядные и всеядные , также используют зубы, чтобы помочь схватить или ранить добычу, разорвать пищу, в оборонительных целях, чтобы запугать других животных, часто включая своих собственных, или нести добычу или своих детенышей. Корни зубов покрыты деснами . Зубы состоят не из кости, а из множества тканей различной плотности и твердости, происходящих из эмбрионального зародышевого листка . эктодерма .

Общая структура зубов у всех позвоночных одинакова, хотя их форма и положение значительно различаются. Зубы млекопитающих имеют глубокие корни, и этот рисунок встречается и у некоторых рыб, и у крокодилов . Однако у большинства костистых рыб зубы прикрепляются к внешней поверхности кости, а у ящериц они прикрепляются одной стороной к внутренней поверхности челюсти. У хрящевых рыб , таких как акулы, зубы прикрепляются жесткими связками к хрящевым обручам , образующим челюсть.

У некоторых животных развивается только один набор зубов ( монофиодонты ), в то время как другие являются дифиодонтами , то есть у них есть ранний набор молочных зубов и более поздний набор постоянных или «взрослых» зубов . Третьи развивают множество наборов ( полифиодонтов ). У акул , например, каждые две недели вырастает новый набор зубов, заменяющий изношенные зубы. Большинство современных млекопитающих, включая человека, являются дифиодонтами, но есть исключения, включая слонов, кенгуру и ламантинов, все из которых являются полифиодонтами.

Резцы грызунов постоянно растут и изнашиваются в результате грызения, что помогает поддерживать относительно постоянную длину. Индустрия бобра отчасти объясняется этой квалификацией. У многих грызунов, таких как полевки и морские свинки , но не у мышей , а также у лепорид , таких как кролики , помимо резцов постоянно растут коренные зубы. Также бивни (у бивнистых млекопитающих) растут почти на протяжении всей жизни.

Зубы не всегда прикреплены к челюсти, как у млекопитающих. У многих пресмыкающихся и рыб зубы прикрепляются к небу или ко дну рта, образуя дополнительные ряды внутри зубов собственно челюстей. У некоторых костистых даже есть зубы в глотке . Хотя это и не настоящие зубы в обычном смысле, кожные зубчики акул почти идентичны по структуре и, вероятно, имеют одинаковое эволюционное происхождение. Действительно, зубы, по-видимому, впервые появились у акул, а не у более примитивных бесчелюстных рыб . Хотя у миног действительно есть зубоподобные структуры на языке, они на самом деле состоят из кератина , а не из дентина или эмали, и не имеют никакого отношения к настоящим зубам. Хотя «современные» зубоподобные структуры с дентином и эмалью были обнаружены у поздних конодонтов , теперь предполагается, что они развились независимо от зубов более поздних позвоночных.

У живых амфибий обычно маленькие зубы или их нет вообще, поскольку они обычно питаются только мягкой пищей. У рептилий зубы, как правило, простые и конической формы, хотя между видами существуют некоторые различия, в первую очередь клыки змей , вводящие яд . Рисунок резцов, клыков, премоляров и моляров встречается только у млекопитающих и в разной степени у их эволюционных предков . Количество этих типов зубов сильно различается у разных видов; зоологи используют стандартизированную зубную формулу , чтобы описать точный образец в любой данной группе.

Этимология

Слово зуб происходит от протогерманского * tanthu , которое, в свою очередь, происходит от протоиндоевропейского * h₁dent- , которое состояло из корня * h₁ed- ("есть") плюс суффикс активного причастия -nt , поэтому оно буквально означает «то, что ест». Родственный латинскому dēns , греческому ὀδούς odous и санскритскому dát .

Источник

Предполагается, что зубы произошли либо из эктодермальных зубчиков (чешуек, очень похожих на чешуйки на коже акул ), которые складывались и интегрировались в рот (так называемая теория «снаружи-внутрь»), либо из энтодермальных глоточных зубов (в основном формировались в акулах). глотка бесчелюстных позвоночных ) (теория « наизнанку»). Кроме того, существует другая теория, утверждающая, что регуляторная сеть генов нервного гребня и эктомезенхима , происходящая из нервного гребня, являются ключом к образованию зубов (с любым эпителием , будь то эктодерма или энтодерма).

Гены, управляющие развитием зубов у млекопитающих, гомологичны генам , участвующим в развитии рыбьей чешуи. Изучение зубной пластинки окаменелости вымершей рыбы Romundina stellina показало, что зубы и чешуя были сделаны из одних и тех же тканей, которые также обнаружены в зубах млекопитающих, что подтверждает теорию о том, что зубы развились как модификация чешуи.

Млекопитающие

Зубы являются одними из самых отличительных (и долговечных) особенностей видов млекопитающих . Палеонтологи используют зубы для идентификации ископаемых видов и определения их взаимоотношений. Форма зубов животного связана с его рационом. Например, растительные вещества трудно перевариваются, поэтому у травоядных много коренных зубов для жевания и измельчения. Плотоядные , напротив, имеют клыки , чтобы убивать добычу и рвать мясо.

Млекопитающие , как правило, являются дифиодонтами , что означает, что у них развивается два набора зубов. У людей первый набор («детский», «молочный», «первичный» или « лиственный » набор) обычно начинает появляться примерно в шестимесячном возрасте, хотя некоторые дети рождаются с одним или несколькими видимыми зубами, известными как зубы новорожденного . Нормальное прорезывание зубов примерно в шесть месяцев известно как прорезывание зубов и может быть болезненным. Кенгуру , слоны и ламантины необычны среди млекопитающих, потому что они полифиодонты .

Трубкозуб

У трубкозубов зубы лишены эмали и имеют много пульповых канальцев, отсюда и название отряда Tubulidentata .

Клыки

У собак зубы менее склонны к образованию кариеса , чем у людей, из-за очень высокого pH собачьей слюны, который предотвращает деминерализацию эмали. Эти зубы, иногда называемые клыками, имеют форму точек (бугорков) и используются для отрывания и захвата пищи.

Китообразные

Эти полипы состоят из цемента у обоих видов, но у человека выступы расположены снаружи корня, а у китов узелок расположен внутри пульповой камеры. В то время как корни человеческих зубов состоят из цемента на внешней поверхности, у китов цемент находится на всей поверхности зуба с очень небольшим слоем эмали на кончике. Этот небольшой слой эмали можно увидеть только у старых китов, у которых цемент стерся, обнажив подлежащую эмаль.

Зубастый кит — подотряд китообразных , характеризующийся наличием зубов. Зубы у разных видов значительно различаются. Их может быть много, у некоторых дельфинов в челюстях более 100 зубов. С другой стороны, у нарвалов есть гигантский бивень, похожий на единорога, который представляет собой зуб, содержащий миллионы сенсорных путей и используемый для восприятия во время кормления, навигации и спаривания. Это самый неврологически сложный зуб из известных. Клюворылые киты почти беззубые, только у самцов встречаются зубы причудливой формы. Эти зубы можно использовать для кормления, а также для демонстрации агрессии и зрелищности.

Приматы

У человека (и большинства других приматов) обычно бывает 20 первичных (также «детских» или «молочных») зубов, а позднее — до 32 постоянных зубов. Четыре из этих 32 могут быть третьими молярами или зубами мудрости , хотя они присутствуют не у всех взрослых и могут быть удалены хирургическим путем в более позднем возрасте.

Среди молочных зубов 10 обычно находятся на верхней челюсти (т.е. на верхней челюсти), а остальные 10 на нижней челюсти (т.е. на нижней челюсти). Среди постоянных зубов 16 находятся на верхней челюсти, а остальные 16 — на нижней. Большинство зубов имеют уникальные отличительные черты.

Лошадь

У взрослой лошади от 36 до 44 зубов. Слои эмали и дентина лошадиных зубов переплетаются. У всех лошадей 12 премоляров, 12 коренных зубов и 12 резцов. Как правило, у всех самцов лошадей также есть четыре клыка (так называемые клыки) между коренными зубами и резцами. Однако у немногих лошадей-самок (менее 28%) есть клыки, а у тех, у которых они есть, обычно есть только один или два, которые часто прорезываются лишь частично. Они одинаково распространены у самцов и самок лошадей и гораздо чаще встречаются на верхней челюсти. Если они присутствуют, это может вызвать проблемы, поскольку они могут мешать контакту повода лошади. Поэтому волчьи зубы обычно удаляют.

По зубам лошади можно определить возраст животного. Возраст от рождения до пяти лет можно точно оценить, наблюдая за характером прорезывания молочных зубов, а затем постоянных зубов. К пяти годам обычно прорезываются все постоянные зубы. Тогда говорят, что у лошади «полный» рот. После пятилетнего возраста о возрасте можно только догадываться, изучая характер износа резцов, их форму, угол, под которым резцы сходятся, и другие факторы. На стираемость зубов также может влиять диета, естественные аномалии и привычка грызть зубы . У двух лошадей одного возраста может быть разный характер износа.

Резцы, премоляры и моляры лошади после полного развития продолжают прорезываться по мере того, как жевательная поверхность изнашивается. У молодой взрослой лошади зубы имеют длину 110–130 мм (4,5–5 дюймов), при этом большая часть коронки остается ниже линии десны в зубной лунке. Остальная часть зуба будет медленно выходить из челюсти, прорезываясь примерно на 3 мм ( 18  дюйма) каждый год по мере старения лошади. Когда животное достигает преклонного возраста, коронки зубов очень короткие и зубы часто вообще теряются. Очень старым лошадям, у которых отсутствуют коренные зубы, может потребоваться измельчение корма и замачивание в воде, чтобы сделать мягкую кашу, которую они могли бы есть, чтобы получить достаточное питание.

хоботные

Разрез бивня мамонта из слоновой кости

Бивни слонов — это специализированные резцы для выкапывания пищи и борьбы. Некоторые зубы слонов похожи на зубы ламантинов , и примечательно, что слоны, как полагают, прошли водную фазу своей эволюции.

При рождении у слонов в общей сложности 28 молярных пластинчатых перемалывающих зубов, не считая бивней. Они организованы в четыре набора из семи последовательно увеличивающихся зубов, которые слон будет медленно стирать в течение своей жизни, пережевывая грубый растительный материал. Только четыре зуба используются для жевания в данный момент времени, и по мере того, как каждый зуб изнашивается, другой зуб перемещается вперед, чтобы занять его место в процессе, подобном конвейерной ленте. Последний и самый большой из этих зубов обычно обнажается, когда животному около 40 лет, и часто остается еще на 20 лет. Когда последний из этих зубов выпадет, независимо от возраста слона, животное уже не сможет пережевывать пищу и умрет от голода.

Кролик

Кролики и другие зайцеобразные обычно теряют молочные зубы до (или вскоре после) своего рождения и обычно рождаются с постоянными зубами. Зубы кроликов дополняют их рацион, состоящий из широкого спектра растительности. Поскольку многие продукты достаточно абразивны, чтобы вызвать истирание, зубы кролика растут непрерывно на протяжении всей жизни. У кроликов всего 6 резцов, три верхних премоляра, три верхних моляра, два нижних премоляра и два нижних моляра с каждой стороны. Клыков нет. Три-четыре миллиметра зуба стираются резцами каждую неделю, в то время как задним зубам требуется месяц, чтобы стереть такое же количество.

Резцы и щечные зубы кроликов называются арадикулярными гипсодонтными зубами. Это иногда называют элодентным зубным рядом. Эти зубы растут или прорезываются непрерывно. Рост или сыпь уравновешиваются стиранием зубов из-за пережевывания пищи с высоким содержанием клетчатки.

Щечный вид верхнего резца Rattus rattus . Верхний резец обведен желтым контуром. Моляры обведены синим цветом.
Щечный вид нижнего резца с правой зубной кости Rattus rattus
Лингвальный вид нижнего резца с правой зубной кости Rattus rattus
Среднесагиттальный вид верхнего резца Rattus rattus . Верхний резец обведен желтым контуром. Моляры обведены синим цветом.

Грызуны

У грызунов есть верхние и нижние гипселодонтные резцы, которые могут непрерывно наращивать эмаль на протяжении всей своей жизни, не имея должным образом сформированных корней. Эти зубы также известны как арадикулярные зубы, и в отличие от людей, чьи амелобласты умирают после развития зубов , грызуны постоянно производят эмаль , они должны стирать зубы, грызя различные материалы. Эмаль и дентин продуцируются эмалевым органом , а рост зависит от присутствия стволовых клеток , клеточной амплификации и структур клеточного созревания в одонтогенной области . Резцы грызунов используются для резки древесины, прокусывания кожуры фруктов или для защиты. Это позволяет уравновешивать скорость износа и рост зубьев. Микроструктура эмали резцов грызунов оказалась полезной для изучения филогении и систематики грызунов из-за ее независимой эволюции от других признаков зубов. Эмаль резцов грызунов состоит из двух слоев: внутренней порции (PI) с полосами Хантера-Шрегера (HSB) и наружной порции (PE) с радиальной эмалью (RE). Обычно это связано с дифференциальной регуляцией ниши эпителиальных стволовых клеток в зубах двух видов грызунов, таких как морские свинки .

Лингвальный вид верхнего резца Rattus rattus. Верхний резец обведен желтым контуром. Моляры обведены синим цветом.

Зубы имеют эмаль снаружи и обнаженный дентин внутри, поэтому они самозатачиваются во время грызения . С другой стороны, постоянно растущие коренные зубы обнаруживаются у некоторых видов грызунов, таких как полевки и морские свинки . Зубной ряд грызунов различается, но, как правило, у грызунов отсутствуют клыки и премоляры , а между резцами и коренными зубами имеется пространство , называемое областью диастемы .

Ламантин

Ламантины полифиодонты с нижнечелюстными молярами, развивающимися отдельно от челюсти и заключенными в костную оболочку, отделенную мягкой тканью.

Морж

Моржовые бивни — это клыки, которые непрерывно растут на протяжении всей жизни.

Рыбы

Рыбы , такие как акулы , за свою жизнь могут сменить множество зубов. Замена нескольких зубов известна как полифиодонтия .

Класс доисторических акул называют кладодонтами из- за их странных раздвоенных зубов.

Земноводные

У всех амфибий есть зубы на ножке, которые изменены, чтобы быть гибкими из-за соединительной ткани и некальцинированного дентина , который отделяет коронку от основания зуба.

У большинства земноводных зубы слегка прикреплены к челюсти или к зубам акродонта . Зубы акродонта имеют ограниченную связь с зубной костью и мало иннервированы . Это идеально подходит для организмов, которые в основном используют свои зубы для захвата, а не для дробления, и позволяет быстро регенерировать зубы с низкими затратами энергии. Зубы обычно теряются в процессе кормления, если добыча сопротивляется. Кроме того, у амфибий, подвергшихся метаморфозу, появляются двустворчатые зубы.

Рептилии

Зубы рептилий заменяются постоянно на протяжении всей их жизни. Молодые крокодилы заменяют зубы на более крупные со скоростью до одного нового зуба в лунку каждый месяц. После созревания скорость замены зубов может снизиться до двух лет и даже дольше. Всего крокодилы могут использовать 3000 зубов от рождения до смерти. Новые зубы создаются внутри старых зубов.

Птицы

Череп Ichthyornis , обнаруженный в 2014 году, предполагает, что клюв птиц, возможно, произошел от зубов, чтобы птенцы могли раньше покинуть свои раковины и, таким образом, избежать хищников, а также проникать в защитные покровы, такие как твердая земля, для доступа к основной пище.

Беспозвоночные

Европейская медицинская пиявка имеет три челюсти с многочисленными острыми зубами, которые функционируют как маленькие пилы для надрезания тела.

Настоящие зубы уникальны для позвоночных, хотя многие беспозвоночные имеют аналогичные структуры , часто называемые зубами. Организмы с простейшим геномом , несущим такие зубчатые структуры, возможно, являются паразитическими червями семейства Ancylostomatidae . Например, анкилостома Necator americanus имеет две дорсальные и две вентральные режущие пластинки или зубцы вокруг переднего края буккальной капсулы. У него также есть пара субдорсальных и пара субвентральных зубов, расположенных близко к задней части.

Исторически европейская медицинская пиявка , еще один беспозвоночный паразит, использовалась в медицине для взятия крови у пациентов. У них три челюсти (трехсторонние), которые напоминают пилы как по внешнему виду, так и по функциям, и на них около 100 острых зубов, используемых для разрезания хозяина. Разрез оставляет отметку в виде перевернутой буквы Y внутри круга. Прокалывая кожу и вводя антикоагулянты ( гирудин ) и анестетики , они высасывают кровь, съедая за один прием пищи в десять раз больше своего веса.

У некоторых видов Bryozoa первая часть желудка образует мускулистый желудок , выстланный хитиновыми зубами, которые раздавливают бронированную добычу , такую ​​как диатомовые водоросли . Затем волнообразные перистальтические сокращения продвигают пищу через желудок для переваривания.

Блюдце соскребает водоросли с камней, используя зубы с самой высокой из известных прочности на растяжение среди всех биологических материалов.

У моллюсков есть структура, называемая радула , которая несет ленту хитиновых зубов. Однако эти зубы гистологически и в развитии отличаются от зубов позвоночных и вряд ли будут гомологичны . Например, зубы позвоночных развиваются из зубного сосочка , происходящего из мезенхимы нервного гребня , а нервный гребень специфичен для позвоночных, как и такие ткани, как эмаль .

Радула используется моллюсками для питания и иногда весьма неточно сравнивается с языком . Это хитиновая полоска с мелкими зубьями, обычно используемая для соскабливания или разрезания пищи перед тем, как она попадет в пищевод . Радула уникальна для моллюсков и встречается во всех классах моллюсков, кроме двустворчатых .

Внутри брюхоногих радула используется в питании как травоядными , так и плотоядными улитками и слизнями . Расположение зубов (также известных как зубчики) на ленте радулы значительно варьируется от одной группы к другой, как показано на диаграмме слева.

Хищные морские улитки, такие как Naticidae , используют радулу вместе с кислотным секретом, чтобы пробить раковину других моллюсков. Другие хищные морские улитки , такие как Conidae , используют специализированный зуб радулы в качестве отравленного гарпуна . Хищные легочные наземные слизни , такие как призрачный слизень , используют удлиненные острые как бритва зубы на радуле, чтобы схватить и пожрать дождевых червей . Хищные головоногие, такие как кальмары , используют радулу для разрезания добычи.

В большинстве более древних линий брюхоногих радула используется для выпаса скота, соскребая диатомовые водоросли и другие микроскопические водоросли с поверхности скал и других субстратов. Блюдца соскребают водоросли с камней с помощью радулы, снабженной исключительно твердыми грубыми зубами. Эти зубы имеют самую сильную известную прочность на растяжение среди всех биологических материалов, превосходя по своим характеристикам шелк паука . Минеральный белок зубов блюдечка может выдерживать растягивающее усилие в 4,9  ГПа по сравнению с 4 ГПа шелка паука и 0,5 ГПа человеческих зубов .

Фоссилизация и тафономия

Поскольку зубы очень устойчивы, часто сохраняются, когда костей нет, и отражают рацион организма-хозяина, они очень ценны для археологов и палеонтологов. У ранних рыб, таких как телодонты , была чешуя, состоящая из дентина и эмалеподобного соединения, что позволяет предположить, что зубы произошли от чешуи, которая оставалась во рту. Дентин может быть таким же твердым, как и остальные зубы, и состоит из коллагеновых волокон, усиленных гидроксиапатитом .

Хотя зубы очень устойчивы, они также могут быть хрупкими и очень восприимчивыми к растрескиванию. Однако растрескивание зуба можно использовать в качестве диагностического инструмента для прогнозирования силы прикуса. Кроме того, трещины эмали также могут дать ценную информацию о диете и поведении археологических и ископаемых образцов.

Декальцинация удаляет эмаль с зубов и оставляет нетронутой только органическую внутреннюю часть, состоящую из дентина и цемента . Эмаль быстро декальцинируется в кислотах, возможно, путем растворения в растительных кислотах или в диагенетических растворах, или в желудках позвоночных хищников. Эмаль может быть утрачена в результате истирания или растрескивания и утрачена до того, как дентин или кость будут разрушены в процессе окаменения. В таком случае «скелет» зубов будет состоять из дентина с полой полостью пульпы. Органическая часть дентина, наоборот, разрушается щелочами.

Смотрите также

использованная литература

Источники

  • Шошани, Джехескель (2002). «Тубулидентата». В Робертсон, Сара (ред.). Энциклопедия наук о жизни . Том. 18: Сведберг, Теодор к двухгибридным и родственным системам. Лондон, Великобритания: Издательская группа Nature. ISBN 978-1-56159-274-6.

внешние ссылки