How did teeth evolve? - Peter S. Ungar

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Sigal Tifferet

You may take them for granted, but your teeth are a marvel.

אתם אולי מתייחסים אליהן כאל מובנות מאליהן, אבל השיניים שלכם הן פלא.

They break up all your food over the course of your life,

הן מפרקות את כל האוכל שאתם אוכלים במהלך חייכם,

while being strong enough to withstand breakage themselves.

וכל זאת מבלי להישבר.

And they’re formed using only the raw materials

והן נוצרות רק מחומרי הגלם הנמצאים

from the food they grind down in the first place.

באותו אוכל אותן הן טוחנות.

What’s behind their impressive strength?

מה נמצא מאחורי הכוח המרשים שלהן?

Teeth rely on an ingenious structure that makes them both hard and tough.

שיניים מבוססות על מבנה גאוני שעושה אותן גם קשות וגם קשיחות.

Hardness can be thought of as the ability to resist a crack from starting,

אפשר לחשוב על קושי כיכולת לעמוד בפני היווצרות סדקים,

while toughness is what stops the crack from spreading

בעוד קשיחות היא הדבר שמונע מהסדקים להתפשט.

Very few materials have both properties.

למעט מאוד חומרים יש את שתי התכונות.

For instance, glass is hard but not tough,

לדוגמה, זכוכית היא קשה אבל לא קשיחה,

while leather is tough but not hard.

בעוד עור הוא קשיח אבל לא קשה.

Teeth manage both by having two layers:

שיניים מצליחות בשני התחומים בגלל שיש להן שתי שכבות:

a hard external cap of enamel, made up almost entirely of a calcium phosphate,

כיסוי קשה חיצוני של אמייל, שעשוי כמעט כולו מסידן פוספטי,

and beneath it, a tougher layer of dentin,

ומתחתיו, שכבה קשיחה יותר של דנטין,

partly formed from organic fibers that make it flexible.

שנוצר חלקית מסיבים אורגניים שעושים אותו גמיש.

This amazing structure is created by two types of cells:

המבנה המדהים הזה נוצר על ידי שני מיני תאים:

ameloblasts that secrete enamel

אמלובלסטים שמפרישים אמייל

and odontoblasts that secrete dentin.

ואודונטובלסטים שמפרישים דנטין.

As they form teeth, odontoblasts move inward,

כשהם יוצרים שיניים, אודונובלסטים נעים פנימה,

while ameloblasts move out and slough off when they hit the surface.

בעוד האמלובלסטים נעים החוצה ונושרים כשהם פוגעים בפני השטח.

For enamel, this process produces long, thin strands,

לאמייל, התהליך הזה מייצר גדילים ארוכים ודקים,

each about 60 nanometers in diameter.

כל אחד בקוטר של בערך 60 ננומטר.

That’s one one-thousandth the width of a human hair.

זה אלפית הרוחב של שערה אנושית.

Those are bundled into rods, packed together,

אלה מתקבצים למוטות, שנארזים יחד,

tens of thousands per square millimeter,

עשרות אלפים למילימטר מרובע,

to form the shield-like enamel layer.

כדי ליצור את שכבת האמייל דמויית המגן.

Once this process is finished, your enamel can’t repair itself again

ברגע שהתהליך הזה מסתיים, האמייל שלכם לא יוכל להתחדש

because all the cells that make it are lost,

בגלל שכל התאים שיוצרים אותו אובדים,

so we’re lucky that enamel can’t be easily destroyed.

אז יש לנו מזל שאמייל לא ניזוק בקלות.

Odontoblasts use a more complex process, but unlike ameloblasts, they stick around,

אודונובלסטים משתמשים בתהליך יותר מורכב, אבל בניגוד לאמלובסלטים, הם נשארים

continuing to secrete dentin throughout your life.

וממשיכים להפריש דנטין כל חייכם.

Despite the differences in teeth across the mammalian order,

למרות ההבדלים בשיניים בין יונקים,

the underlying process of tooth growth is the same whether it’s for lions,

התהליך הבסיסי של גידול שיניים זהה בין אם זה אריה,

kangaroos,

קנגורו,

elephants,

or us.

פיל,

או אנחנו.

What changes is how nature sculpts the shape of the tooth,

השוני הוא באופן שבו הטבע מעצב את צורת השן,

altering the folding and growth patterns

ומשנה את תבניות הקיפול והגדילה

to suit the distinct diets of different species.

כדי להתאים לדיאטות היחודיות של מינים שונים.

Cows have flat molar teeth with parallel ridges for grinding tough grasses.

לפרות יש שיניים טוחנות שטוחות עם רכסים מקבילים לטחינת עשב קשה.

Cats have sharp crested molars, like blades, for shearing meat and sinew.

לחתולים יש טוחנות חדות דמויות פסגות, כמו להבים, לגריסת בשר וגידים.

Pigs have blunt, thick ones, useful for crushing hard roots and seeds.

לחזירים יש שינים גסות ועבות, שעוזרות לריסוק שורשים וזרעים קשים.

The myriad molars of modern mammals

מגוון הטוחנות הגדול של יונקים בני-ימינו

can be traced back to a common form called “tribosphenic,"

מקורו בצורה משותפת שנקראת "טריבוספנית,"

which first appeared during the dinosaur age.

שהופיעה לראשונה במהלך עידן הדינוזאורים.

In the 19th Century, paleontologist Edward Drinker Cope

במאה ה 19, הפליאונטולוג אדוראד דרינקר קופ

developed the basic model for how this form evolved.

פיתח את המודל הבסיסי לאופן בו צורה זו התפתחה.

He hypothesized that it started with a cone-like tooth,

הוא העלה השערה שהיא התחילה עם שן דמויית קונוס,

as we see in many fishes, amphibians, and reptiles.

כמו שאנחנו רואים בהרבה דגים, יצורים אמפיביים וזוחלים היום.

Small cusps were then added, so the tooth had three in a row,

לאחר מכן, נוספו חודים קטנים, שלושה בשורה,

aligned front to back, and connected by crests.

חוד אחד מקדימה, אחד באמצע ואחד מאחור, ושלושתם מחוברים בקו רכס.

Over time, the cusps were pushed out of line to make triangular crowns.

במהלך הזמן, החודים נדחקו החוצה ויצרו כתרים משולשים.

Adjacent teeth formed a continuous zigzag of crests for slicing and dicing.

שיניים קרובות יצרו קו רכס רציף לחיתוך וקיצוץ.

A low shelf then formed at the back of each set of teeth,

מדף נמוך נוצר אז בחלקו האחורי של כל סט שינים,

which became a platform for crushing.

שהפך לפלטפורמה לריסוק.

As Cope realized, the tribosphenic molar served as the jumping-off point

כמו שקופ הבין, הטוחנות הטריבוספניות שירתו כנקודת התחלה

for the radiation of specialized forms to follow,

לצורות המותאמות שבאו אחריהן,

each shaped by evolutionary needs.

כל צורה מעוצבת לפי צרכים אבולוציוניים.

Straighten the crests and remove the shelf,

יישרו את הרכסים והסירו את המדף,

and you’ve got the conveniently bladed teeth of cats and dogs.

והרי לכם שינייהם המחודדות של חתולים וכלבים.

Remove the front cusp, raise the shelf, and you’ve got our human molars.

הסירו את החודים הקדמיים, הגביהו את המדף, והרי לכם שינייהם הטוחנות של בני האדם.

A few additional tweaks get you a horse or cow tooth.

שינויים נוספים נותנים לנו שיניים של סוס או פרה.

Some details in Cope’s intuitive hypothesis proved wrong.

מספר פרטים בהיפותזה האינטואיטיבית של קופ הוכחו כלא נכונים.

But in the fossil record,

אבל בתיעוד המאובנים,

there are examples of teeth that look just as he predicted

יש דוגמאות לשיניים שנראות ממש כמו שהוא חזה

and we can trace the molars of all living mammals back to that primitive form.

ואנחנו יכולים לעקוב אחרי הטוחנות של כל היונקים החיים חזרה לצורה הפרימיטיבית.

Today, the ability to consume diverse forms of food

היום, היכולת לצרוך מגוון מוצרי מזון

enables mammals to survive in habitats

מאפשרת ליונקים לשרוד בסביבות מחיה

ranging from mountain peaks and ocean depths

שנעות מפסגות הרים ומעמקי אוקיינוסים

to rainforests and deserts.

ועד ליערות גשם ומדבריות.

So the success of our biological class is due in no small measure

אז ההצלחה של המחלקה הביולוגית שלנו היא במידה רבה

to the remarkable strength and adaptability

בזכות הכוח יוצא הדופן וההתאמה

of the humble mammalian molar.

של הטוחנת הצנועה של היונקים.