المراهقة ذات الأنياب المزدوجة للقطط ذات الأسنان السيفية

بواسطة روبرت ساندرز/ جامعة بيركلي

تحليل ميكانيكي للأنياب المميزة لقطط كاليفورنيا ذات الأسنان السيفية ( سميلودون قاتل) يشير إلى أن السن اللبني الذي سبق كل سيف بقي في مكانه لسنوات لتثبيت السن السيفي الدائم المتنامي، وربما يسمح للمراهقين بتعلم كيفية الصيد دون كسرهم.

أسنان مخيفة تشبه السيف سميلودون قاتل – أحفورة ولاية كاليفورنيا – مألوفة لأي شخص زار La Brea Tar Pits في لوس أنجلوس، وهو فخ لزج تم استخراج أكثر من 2000 جمجمة قطط ذات أسنان سيفية على مدى أكثر من قرن من الزمان.

على الرغم من أن القليل من الجماجم المستردة كانت متصلة بالسيوف، إلا أن حفنة منها أظهرت سمة غريبة: كان مقبس سن السيف يشغله سنان، مع وجود السن الدائم في أخدود في السن اللبني.

لا يعتقد عالم الحفريات جاك تسينج، الأستاذ المشارك في علم الأحياء التكاملي بجامعة كاليفورنيا، بيركلي، أن الأنياب المزدوجة كانت مجرد صدفة.

قبل تسع سنوات، انضم إلى عدد قليل من زملائه في التكهن بأن السن اللبني ساعد في تثبيت السن الدائم ضد الكسر الجانبي عند بزوغه. وفسر الباحثون بيانات النمو الخاصة بالقطة ذات الأسنان السيفية على أنها تشير إلى أن الأسنان كانت موجودة جنبًا إلى جنب لمدة تصل إلى 30 شهرًا خلال فترة مراهقة الحيوان، وبعد ذلك سقطت الأسنان اللبنية.

في بحث جديد مقبول للنشر في المجلة السجل التشريحييقدم تسنغ أول دليل على أن السن السيفي وحده كان معرضًا بشكل متزايد للكسر الجانبي أثناء البزوغ، لكن وجود سن رضيع أو سن حليب بجانبه كان سيجعله أكثر استقرارًا. يتكون الدليل من النمذجة الحاسوبية لقوة الأسنان السيفية وصلابتها ضد الانحناء الجانبي، والاختبار الفعلي وكسر النماذج البلاستيكية لأسنان السيف.

جزء من الفك العلوي الأيمن لقط ذو أسنان سيفية، Smilodon Fatalis، يُظهر سنًا سيفيًا صغيرًا بارزًا بالكامل مع ظهور السن البالغ للتو. استنادًا إلى جدول توقيت بزوغ الأسنان الذي وضعه تسنغ، يقدر أن عمر الحيوان كان يتراوح بين 12 و19 شهرًا وقت الوفاة. الحفرية مأخوذة من La Brea Tar Pits وهي موجودة في متحف التاريخ الطبيعي في مقاطعة لوس أنجلوس. (جاك تسينج، جامعة كاليفورنيا في بيركلي)

وقال “هذه الدراسة الجديدة هي تأكيد – اختبار فيزيائي ومحاكاة – لفكرة نشرتها أنا وبعض المتعاونين قبل عامين: وهي أن توقيت ثوران السيوف قد تم تعديله للسماح بمرحلة الناب المزدوج”. تسينج، وهو أمين متحف جامعة كاليفورنيا لعلم الحفريات.

“تخيل جدولًا زمنيًا يظهر فيه ناب الحليب، وعندما ينتهي من البزوغ، يخرج الناب الدائم ويتفوق على ناب الحليب، ويدفعه في النهاية إلى الخارج. ماذا لو كان هذا السن اللبني، لمدة 30 شهرًا أو نحو ذلك؟ داخل الفم بجوار هذه السن الدائمة، هل كان هناك دعامة ميكانيكية؟”

ويتكهن بأن الوجود غير المعتاد للناب الصغير – وهو أحد الأسنان اللبنية التي تنموها جميع الثدييات وتفقدها عند البلوغ – بعد فترة طويلة من ظهور سن السيف الدائم يحمي السيف بينما تتعلم القطط الناضجة كيفية الصيد دون الإضرار بها. في نهاية المطاف، سوف يسقط السن اللبني وسيفقد البالغ دعم السيف، ومن المفترض أنه تعلم كيفية توخي الحذر مع سيفه. لا يزال علماء الحفريات لا يعرفون كيف تبدو الحيوانات ذات الأسنان السيفية سميلودون اصطياد الفريسة دون كسر سيوفهم غير العملية.

وقال: “ربما تستحق مرحلة الناب المزدوج إعادة التفكير الآن بعد أن أوضحت أن هناك بوليصة تأمين محتملة، وهذا النطاق الأكبر من الحماية”. “إنه يسمح لما يعادل المراهقين لدينا بالتجربة، والمجازفة، ليتعلموا بشكل أساسي كيف يصبحون مفترسين كاملي النمو. وأعتقد أن هذا يصقل، على الرغم من أنه لا يحل، التفكير في نمو الأسنان السيفية”. الاستخدام والصيد من خلال عدسة ميكانيكية.”

تحتوي الدراسة أيضًا على آثار تتعلق بكيفية اصطياد القطط ذات الأسنان السيفية وغيرها من الحيوانات ذات الأسنان السيفية عندما تكون بالغة، ويفترض أنها تستخدم مهاراتها المفترسة وعضلاتها القوية للتعويض عن الأنياب الضعيفة.

نظرية الشعاع

بفضل ثروة من حفريات القطط ذات الأسنان السيفية، والتي تشمل عدة آلاف من أجزاء الهيكل العظمي بالإضافة إلى الجماجم، المكتشفة في La Brea Tar Pits، يعرف العلماء الكثير عن سميلودون قاتل أكثر من أي حيوان آخر ذو أسنان سيفية، على الرغم من أن ما لا يقل عن خمسة سلالات منفصلة من الحيوانات ذات الأسنان السيفية تطورت حول العالم. سميلودون تجولت على نطاق واسع عبر أمريكا الشمالية وأمريكا الوسطى، وانقرضت منذ حوالي 10000 عام.

الجمجمة الكاملة للسميلودون مع السيوف المنفجرة بالكامل. السيف الأيسر، الذي يظهر في الخلف، مكسور. واستنادًا إلى حالة السيف البالغ تمامًا، يقدر تسنغ أن الحيوان كان يبلغ من العمر 3 سنوات على الأقل عندما مات. الحفرية مأخوذة من La Brea Tar Pits وهي موجودة في متحف التاريخ الطبيعي في مقاطعة لوس أنجلوس. (جاك تسينج، جامعة كاليفورنيا في بيركلي)

ومع ذلك، لا يزال علماء الحفريات في حيرة من أمرهم من حقيقة أن الحيوانات البالغة ذات السكاكين ذات الشفرات الرقيقة للأنياب تتجنب على ما يبدو كسرها بشكل متكرر على الرغم من القوى الجانبية التي من المحتمل أن تتولد أثناء العض. وجدت إحدى الدراسات التي أجريت على حفريات مفترس لابريا أنه خلال فترات ندرة الحيوانات، كسرت القطط ذات الأسنان السيفية أسنانها أكثر مما كانت عليه في أوقات الوفرة، ربما بسبب تغير استراتيجيات التغذية.

العينات ذات الأنياب المزدوجة من لا بري، والتي اعتُبرت حالات نادرة لأفراد يعانون من تأخر فقدان الأسنان اللبنية، أعطت تسينج فكرة مختلفة – وهي أن لديهم غرضًا تطوريًا. ولاختبار فرضيته، استخدم نظرية الشعاع – وهو نوع من التحليل الهندسي المستخدم على نطاق واسع لنمذجة الهياكل التي تتراوح من الجسور إلى مواد البناء – لنمذجة أسنان السيف الحقيقية. يتم دمج هذا مع تحليل العناصر المحدودة، والذي يستخدم نماذج حاسوبية لمحاكاة القوى الجانبية التي يمكن أن يتحملها سن السيف قبل أن ينكسر.

نموذج العناصر المحدودة لسن سيف بالغ يشير إلى إجهاد انحناء السيف. كلما كان اللون أكثر دفئًا، زاد الضغط وزاد احتمال حدوث الفشل في منطقة معينة من نموذج السن. النقطة الحمراء بالقرب من الطرف هي المكان الذي تم فيه تطبيق القوة لقياس إجهاد الانحناء الجانبي. (جاك تسينج، جامعة كاليفورنيا في بيركلي)

وقال تسينج: “وفقًا لنظرية الحزم، عندما تقوم بثني هيكل يشبه الشفرة بشكل جانبي في اتجاه البعد الضيق، فإنها تكون أضعف كثيرًا مقارنة بالاتجاه الرئيسي للقوة”. “التفسيرات السابقة لكيفية اصطياد أسنان السيوف تستخدم هذا كقيد. بغض النظر عن كيفية استخدامهم لأسنانهم، لم يكن من الممكن أن يكونوا قد ثنيوها كثيرًا في الاتجاه الجانبي.”

ووجد أنه في حين أن قوة انحناء السيف – مقدار القوة التي يمكن أن يتحملها قبل أن ينكسر – ظلت كما هي طوال فترة استطالته، فإن صلابة السيف – انحرافه تحت قوة معينة – تتناقص مع زيادة الطول. في الأساس، عندما يصبح السن أطول، يصبح من الأسهل ثنيه، مما يزيد من فرصة الكسر.

ومع ذلك، فمن خلال إضافة سن لبني داعم في نموذج نظرية الشعاع، واكبت صلابة السيف الدائم قوة الانحناء، مما قلل من فرصة الانكسار.

وقال تسينج: “خلال الفترة الزمنية التي تظهر فيها السن الدائمة بجانب السن اللبني، يكون ذلك في الوقت الذي تنتقل فيه من الحد الأقصى للعرض إلى العرض الأضيق نسبيًا، عندما تصبح تلك السن أضعف”. “عندما تضيف عرضًا إضافيًا مرة أخرى إلى معادلة نظرية الشعاع لحساب السيف الصغير، فإن الصلابة الإجمالية تتماشى بشكل وثيق مع الأمثل النظري.”

زميلة ما بعد الدكتوراه ناريمان شاتار تختبر قوة الانحناء لنموذج راتينج لسن سيف بالغ. (جاك تسينج، جامعة كاليفورنيا في بيركلي)

على الرغم من عدم ذكر ذلك في الورقة، فقد قام أيضًا بطباعة نسخ طبق الأصل من الراتنج لأسنان السيوف بالطباعة ثلاثية الأبعاد واختبر قوة انحناءها وصلابتها على آلة مصممة لقياس قوة الشد. عكست نتائج هذه الاختبارات الاستنتاجات المستخلصة من عمليات المحاكاة الحاسوبية. ويأمل في طباعة نسخ طبق الأصل ثلاثية الأبعاد من مواد طب الأسنان الأكثر واقعية لمحاكاة قوة الأسنان الحقيقية بشكل أكثر دقة.

وأشار تسنغ إلى أن نفس نظام تثبيت الكلاب ربما يكون قد تطور في حيوانات أخرى ذات أسنان سيفية. في حين لم يتم العثور على أمثلة لأنياب مزدوجة في الأنواع الأخرى في السجل الأحفوري، فقد تم العثور على بعض الجماجم مع أسنان بالغة في مكان آخر في الفكين ولكن أسنان حليبية حيث ينفجر السيف.

وقال: “ما نراه هو أنياب الحليب محفوظة في عينات ذات أسنان بالغة، مما يشير إلى احتفاظ تلك الأنياب اللبنية لفترة طويلة بينما تكون الأسنان البالغة، السيوف، إما على وشك البزوغ أو البزوغ”.

يتم دعم Tseng من قبل قسم البنية التحتية البيولوجية التابع لمؤسسة العلوم الوطنية (2128146).

الصورة العليا: صورة فنية لفم القط ذو الأسنان السيفية، ويظهر طب الأسنان بأسنان سيفية مزدوجة. المصدر: ماسيمو مولينيرو/جامعة كاليفورنيا – بيركلي

المقالة ‘المراهقة ذات الأنياب المزدوجة للقطط ذات الأسنان السيفية بواسطة روبرت ساندرز تم نشره في الأصل على موقع بيركلي نيوز.

المصدر: جامعة كاليفورنيا – بيركلي. “المراهقة ذات الأنياب المزدوجة للقطط ذات الأسنان السيفية.” علم يوميا. ScienceDaily، 29 أبريل 2024. .