Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Evolutionärer Kompromiss für einen langen Zahnerhalt

24.07.2013
Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und am Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt am Main haben Belastungsanalysen an unterschiedlich verschlissenen Vorbackenzähnen von Gorillas durchgeführt.

Dabei konnten sie zeigen, dass durch einen fortschreitenden Zahnverschleiß, der mit dem Verlust an Zahnmaterial und dem Abbau des Kauflächenreliefs einhergeht, Zugspannungen im Zahn reduziert werden. Verändert sich also im Laufe des Lebens durch Abnutzung die Beschaffenheit der Kaufläche, ändern sich damit auch die biomechanischen Anforderungen an das vorhandene Zahnmaterial. Der Zahn bleibt erhalten, aber Nahrung wird weniger effektiv zerkleinert.


Maximale Hauptspannungsverteilung auf drei Gorillazähne, die kaum (links), geringe (Mitte) und starke (rechts) Verschleißspuren aufweisen.
Abbildung: Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie

Zunächst erstellten die Wissenschaftler digitale 3D-Modelle dreier Gorillabackenzähne mit unterschiedlichen Verschleißspuren und analysierten dann unter Anwendung einer am Senckenberg Forschungsinstitut entwickelten Software (Occlusal Fingerprint Analyser) die individuellen Zahn-zu-Zahn Kontakte. Anschließend untersuchten Stefano Benazzi und Kollegen vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie mit Hilfe einer Methode aus den Ingenieurswissenschaften, der Finiten Elemente Analyse (FEA), welche Rolle die spezielle Beschaffenheit der Backenzähne von Homininen und Menschenaffen während des Kauvorgangs spielt.

Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Zugspannungen im Zahn bei kaum oder wenig verschlissenen Backenzähnen mit einem gut ausgeprägten Kaurelief (zur optimalen Zerkleinerung der Nahrung) in den Rillen der Kaufläche konzentrieren. Die verschiedenen Hügel eines Backenzahns stärken dann u.a. die Zahnkrone gegen die Einwirkung von Spannungen während des Kauprozesses. Durch den Verlust von Zahngewebe und eine Verringerung des Kauflächenreliefs im Laufe des Lebens können die Hügel diese Aufgaben nicht mehr so gut erfüllen. Dieses Defizit wird jedoch ausgeglichen: Bei stärker abgenutzten Zähnen vergrößert sich die Kontaktfläche beim Zahn-zu-Zahn-Kontakt, was letztlich zu einer Streuung der auf die Kaufläche einwirkenden Kräfte beiträgt.

Dies legt nahe, dass der Zahnverschleiß einen bedeutenden Einfluss auf die Evolution und strukturelle Anpassung der Backenzähne hatte, sodass diese die beim Zubeißen entstehenden Kräfte besser aushalten und so der Zahnverlust im Laufe des Lebens eines Individuums reduziert werden kann. „Es handelt sich hier möglicherweise um einen evolutionären Kompromiss für einen langen Zahnerhalt. Auch wenn Zähne mit abgekautem Relief nicht so effektiv sind, so erfüllen sie ihre Aufgaben immer noch besser, als wenn sie frühzeitig ausfallen würden“, sagt Stefano Benazzi vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie. „Die Zahnevolution und –biomechanik können wir nur dann verstehen, wenn wir die Funktion des Zahns im Hinblick auf die dynamischen Veränderungen von Zahnstrukturen im Leben eines Individuums untersuchen.“

„Die Ergebnisse bringen uns bei der Erforschung der funktionalen Biomechanik dentaler Merkmale und der Entschlüsselung der evolutionären Entwicklung unseres Kauapparats einen großen Schritt voran. Darüber hinaus sind sie möglicherweise auch für die moderne Zahnheilkunde bei der weiteren Verbesserung von Zahnbehandlungen von Bedeutung“, sagt Jean-Jacques Hublin, Direktor der Abteilung für Humanevolution am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie.

[SJ]

Originalpublikation:

Stefano Benazzi, Huynh Nhu Nguyen, Ottmar Kullmer, Jean-Jacques Hublin
Unravelling the functional biomechanics of dental features and tooth wear
PLOS ONE, July 23, 2013, http://dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0069990
Kontakt:
Dr. Stefano Benazzi
Abteilung für Humanevolution
Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, Leipzig
Tel.: +49 (0)341 3550-362
E-Mail: stefano_benazzi@­eva.mpg.de
Dr. Ottmar Kullmer
Abteilung Paläoanthropologie und Messelforschung
Senckenberg Forschungsinstitut, Frankfurt am Main
Tel.: +49 (0)69 7542-1364
E-Mail: okullmer@­senckenberg.de
Pressestellen:
Sandra Jacob
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie, Leipzig
Tel.: +49 (0)341 3550-122
E-Mail: jacob@­eva.mpg.de
Regina Bartel
Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung
Tel.: +49 (0)69 7542-1434
regina.bartel@senckenberg.de

Dr. Sören Dürr | Senckenberg
Weitere Informationen:
http://www.senckenberg.de/presse
http://www.mpg.de/7470641/zahnverschleiss

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Der Evolutionsvorteil der Strandschnecke
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

nachricht Mobile Goldfinger
28.03.2017 | Gesellschaft Deutscher Chemiker e.V.

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Entwicklung miniaturisierter Lichtmikroskope - „ChipScope“ will ins Innere lebender Zellen blicken

Das Institut für Halbleitertechnik und das Institut für Physikalische und Theoretische Chemie, beide Mitglieder des Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), der Technischen Universität Braunschweig, sind Partner des kürzlich gestarteten EU-Forschungsprojektes ChipScope. Ziel ist es, ein neues, extrem kleines Lichtmikroskop zu entwickeln. Damit soll das Innere lebender Zellen in Echtzeit beobachtet werden können. Sieben Institute in fünf europäischen Ländern beteiligen sich über die nächsten vier Jahre an diesem technologisch anspruchsvollen Projekt.

Die zukünftigen Einsatzmöglichkeiten des neu zu entwickelnden und nur wenige Millimeter großen Mikroskops sind äußerst vielfältig. Die Projektpartner haben...

Im Focus: A Challenging European Research Project to Develop New Tiny Microscopes

The Institute of Semiconductor Technology and the Institute of Physical and Theoretical Chemistry, both members of the Laboratory for Emerging Nanometrology (LENA), at Technische Universität Braunschweig are partners in a new European research project entitled ChipScope, which aims to develop a completely new and extremely small optical microscope capable of observing the interior of living cells in real time. A consortium of 7 partners from 5 countries will tackle this issue with very ambitious objectives during a four-year research program.

To demonstrate the usefulness of this new scientific tool, at the end of the project the developed chip-sized microscope will be used to observe in real-time...

Im Focus: Das anwachsende Ende der Ordnung

Physiker aus Konstanz weisen sogenannte Mermin-Wagner-Fluktuationen experimentell nach

Ein Kristall besteht aus perfekt angeordneten Teilchen, aus einer lückenlos symmetrischen Atomstruktur – dies besagt die klassische Definition aus der Physik....

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Industriearbeitskreis »Prozesskontrolle in der Lasermaterialbearbeitung ICPC« lädt nach Aachen ein

28.03.2017 | Veranstaltungen

Neue Methoden für zuverlässige Mikroelektronik: Internationale Experten treffen sich in Halle

28.03.2017 | Veranstaltungen

Wie Menschen wachsen

27.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Von Agenten, Algorithmen und unbeliebten Wochentagen

28.03.2017 | Unternehmensmeldung

Hannover Messe: Elektrische Maschinen in neuen Dimensionen

28.03.2017 | HANNOVER MESSE

Dimethylfumarat – eine neue Behandlungsoption für Lymphome

28.03.2017 | Medizin Gesundheit