Znak Politechniki Warszawskiej

Naukowcy z PW wsparli badaniami odkrycie paleontologów

Na zdjęciu od lewej: dr Andrzej Wolniewicz, mgr inż. Maksymilian Sienkiewicz i dr hab. Tomasz Sulej w trakcie prezentacji

Na zdjęciu od lewej: dr Andrzej Wolniewicz, mgr inż. Maksymilian Sienkiewicz i dr hab. Tomasz Sulej w trakcie prezentacji

Polscy badacze wraz z duńskim kolegą, prof. Nielsem Bonde, opisali szczątki najstarszego na świecie prassaka, którego znaleźli na Grenlandii w skałach sprzed 215 milionów lat. Choć jest to tylko żuchwa z dwoma zębami, to ząb trzonowy jest pierwszym na świecie zębem z dwoma korzeniami. Paleontolodzy wspólnie z naukowcami z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej zbadali wytrzymałość tego typu zębów.

Badacze dowiedli, że u prassaków, które przechodziły na wszystkożerność korona zębów się rozszerzała i pojawiały się duże naprężenia boczne. Przy takiej koronie zęby dwukorzeniowe były wytrzymalsze niż jednokorzeniowe. Opis nowego gatunku nazwanego Kalaallitkigun jenkinsi  opublikowali właśnie w amerykańskim prestiżowym PNAS.

Wyprawa

Inicjatorem wyprawy na Grenlandię był dr Tomasz Sulej, inspirowany opowieściami prof. Bonde, uczestnika jednej z wcześniejszych ekspedycji amerykańskich, które w latach 90 ubiegłego wieku intensywnie badały osady późnego triasu sprzed ponad 205 milionów lat. Amerykański zespół znalazł tam szkielety dinozaurów, pancerze żółwi, i szczątki prassaków. Największą sensację w środowisku naukowym wzbudziła wówczas żuchwa roślinożernego prassaka z grupy haramidów.

Projekt polskiej wyprawy wsparło Narodowe Centrum Nauki i w roku 2014 ruszyła na Grenlandię ekspedycja w składzie: dr Tomasz Sulej i dr Błażej Błażejewski z Instytutu Paleobiologii PAN, dr Mateusz Tałanda z Uniwersytetu Warszawskiego, dr Grzegorz Niedźwiedzki z Uniwersytetu w Upsali, Andrzej Wolniewicz, student z Oksfordu i prof. Niels Bonde z Muzeum Historii Naturalnej w Kopenhadze.

Badacze skupili się na przeszukiwaniu skał starszych, niż te z których pochodziły opisane już przez Amerykanów szczątki prassaka. Fragment żuchwy znalazł dr Grzegorz Niedźwiedzki.

Dr Grzegorz Niedźwiedzki zaraz po znalezieniu żuchwy

Badania

Przeskanowanie żuchwy w mikrotomografie laboratorium Nanofun pozwoliło na uwidocznienie zęba trzonowego z dwoma korzeniami i bardzo dziwną koroną. Dr Niedźwiedzki zwrócił uwagę na bardzo szerokie zagłębienie między rzędami guzków i od razu skojarzyło mu się to z zębami nieco młodszego roślinożernego prassaka z Grenlandii (Haramiyavia). Jego przypuszczenie się potwierdziło po bardzo dokładnych badaniach, które pokazały że Kalaallitkigun jest formą pośrednią między znanymi już owadożernymi prassakami, a roślinożernym prassakiem z Grenlandii. Jest to nowy gatunek będący pierwszym poznanym ogniwem przejściowym między drobnymi owadożernymi prassakami, a nieco większymi, wszystkożernymi ich potomkami. Ich zęby są bardzo odmienne i dopiero ta nowa skamieniałość z Grenlandii pokazuje jak wyglądało przejście z morfologii jednych do drugich.

Dlaczego powstały zęby o dwóch korzeniach?

Dr Sulej zwrócił się do badaczy z Politechniki Warszawskiej, by na wirtualnych modelach 3D sprawdzić, jak podział korzenia na dwa osobne wpływa na wytrzymałość zęba podczas gryzienia. Badania podjął się dr hab. inż. Grzegorz Krzesiński z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa, włączając do nich swojego studenta, Maksymiliana Sienkiewicza, oraz dr. Piotra Gutowskiego z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Badania przeprowadzono na modelach otrzymanych dzięki technice obrazowania tomograficznego. Analizie poddano dwie konfiguracje zęba – o dwóch korzeniach oraz o jednym, złączonym korzeniu. Badania przeprowadzono dla typowych obciążeń występujących podczas gryzienia.

Rozkłady naprężeń w analizowanych zębach

 

Okazało się, że u podstawy zęba z rozdzielonymi korzeniami powstają o wiele mniejsze naprężenia. Podział korzeni miał więc znaczenie adaptacyjne i był jedną z innowacji, które zadecydowały o ewolucyjnym sukcesie naszych przodków.

Prassaki

Od dawna wiadomo, że ssaki powstały z cynodontów w późnym triasie. Cynodonty to szeroko rozprzestrzeniona grupa gadów ssakokształtnych o raczej niewielkich rozmiarach. Pierwsze ssaki były to zwierzęta przypominające wielkością i sposobem życia dzisiejsze ryjówki. Jeszcze niedawno sądzono, że ich cechą wyróżniającą są trzy kosteczki słuchowe w uchu. Dzisiaj mamy tak dużo form pośrednich, że ta definicja staje się nieaktualna, ale zwraca uwagę na bardzo istotne cechy, które zaszły w ewolucji od cynodontów przez prassaki, aż do ssaków. Było to zmniejszenie rozmiarów ciała, uproszczenie budowy żuchwy, zbudowanej od tej pory z jednej kości, a więc znaczne wzmocnienie żuchwy i komplikacja budowy zębów trzonowych. Pojawiło się na nich wiele guzków, uporządkowanych w dwa rzędy. Pierwotnie pojedynczy owalny korzeń, poszerzał się, potem pojawiło się zwężenie pośrodku, aż w końcu doszło do jego podziału na dwa niezależne korzenie. Ten proces zachodził w tym samym czasie u różnych grup cynodontów, ale tylko u prassaków doszło bardzo szybko do dużego zróżnicowania typów odżywiania i co za tym idzie bardzo różnych koron zębów trzonowych. Już na granicy triasu i jury mamy więc prassaki owadożerne i roślinożerne z grupy haramidów. Najnowsze odkrycie z Grenlandii to właśnie najstarszy przedstawiciel tej grupy, który miał zęby trzonowe pośrednie miedzy typowymi haramidami, a formami owadożernymi.

Wyniki swoich badań naukowcy zaprezentowali wczoraj w trakcie konferencji prasowej w PAN.

Artykuł opublikowany w PNAS można znaleźć na stronie czasopisma PNAS.

Żródło: Wydział MEiL PW