Naukowcy z PW pomogli zbadać najstarszy dwukorzeniowy ząb prassaka

Paleontolodzy wspólnie z naukowcami z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa Politechniki Warszawskiej zbadali wytrzymałość tego typu zębów i 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 ukazał się w prestiżowym amerykańskim czasopiśmie „Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America” (PNAS). 

Wyprawa na Grenlandię

Inicjatorem wyprawy na Grenlandię był prof. Tomasz Sulej, zainspirowany 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 2014 r. na Grenlandię ruszyła ekspedycja w składzie: prof. Tomasz Sulej i dr hab. 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

Szczegółowe 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.

Pomoc naukowców z Politechniki Warszawskiej

Prof. 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.

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

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.

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.

O odkryciu naukowców informowały liczne media, m.in. portale: naukawpolsce.pap.pl, interia.pl, onet.pl, wp.pl, polsatnews.pl, tvp.info, rmf24.pl, rdc.pl.

mgr inż. Maksymilian Sienkiewicz - doktorant z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa PW

Mgr inż. Maksymilian Sienkiewicz - doktorant z Wydziału Mechanicznego Energetyki i Lotnictwa PW oraz prof. Tomasz Sulej z Instytutu Paleobiologii Polskiej Akademii Nauk gościli w programie „Pytanie na śniadanie” na antenie TVP2.