Биомеханика жевания зависит больше от размера животного, чем от его диеты
Исследователи из Медицинской школы Джейкобса Университета в Буффало изучали височно-нижнечелюстные суставы у хищных млекопитающих (Carnivora), чтобы понять, как жевательная активность оставляет следы на костях.
В статье, опубликованной 24 августа в PLOS ONE, сообщается, что строение кости нижнечелюстного сустава (мыщелка нижней челюсти), по-видимому, эволюционировало в зависимости больше от размера животного, чем от его рациона.
Исследование может дать ключи к пониманию работы челюстных суставов в целом, включая человеческие, и улучшить понимание височно-нижнечелюстных расстройств (ВНЧС).
Методология исследования
Учёные изучили 40 различных видов хищных — от рысей до волков, сосредоточившись на мыщелке нижней челюсти. Они использовали данные компьютерной томографии (КТ) черепов из Американского музея естественной истории, построили 3D-модели и извлекли данные о внутренней губчатой (трабекулярной) костной структуре.
С помощью 3D-принтера были напечатаны образцы на основе виртуальных «кернов», взятых из мыщелка каждого сустава. Их масштабировали и тестировали на прочность с помощью компрессионного датчика, измеряя жёсткость и максимальную силу сжатия.
Ключевые результаты
Тестирование не выявило значимых корреляций между формой или механическими свойствами кости сустава и диетой конкретных хищников.
Основным фактором, определяющим сложность структуры и прочность кости челюстного сустава, оказался размер тела животного.
Это контрастирует с предположением, существовавшим более века, что форма черепа тесно связана с тем, что животное ест.
Возможные причины и выводы
Причины этого несоответствия могут быть в том, что более крупным хищникам не нужны такие мощные челюсти, потому что они пропорционально больше своей добычи, или потому что они охотятся группами. Также свою роль могут играть другие факторы, например, ограничения развития костной структуры.
Вывод: При попытке понять функцию челюстного сустава необходимо учитывать факторы, отличные от диеты. Функциональная анатомия челюстного сустава оказалась гораздо сложнее, чем предполагалось.
Рейтинг прочности: В симуляциях жевательной силы наибольшую максимальную прочность на сжатие показали: