歯の破壊パターンから生物の進化を推測する

Inferring biological evolution from fracture patterns in teeth.

• Brian R Lawn
• Mark B Bush
• Amir Barani
• Paul J Constantino
• Stephen Wroe

抄録

食物を確保し、分解し、摂取するために必要な大きな咬合力に対応するために、特定の歯の形態が破断しにくいように適応しているという仮説がある。歯の破断には3つの異なるモードがある。縦破断は、咬合面と歯冠縁の間（またはその逆）で、エナメル質の側壁に垂直に亀裂が走るもので、チッピング破断は、咬合面の端近くから側壁のエナメル質に亀裂が走るもので、横破断は、歯の断面全体に水平に亀裂が走り、断片が破壊されて内部の歯髄が露出するものである。各破壊モードの限界咬合力を、歯の特徴的な寸法で表す明示的な式が示された。歯の形や大きさ，荷重のかかる場所や方向によって，モード間の特徴的な遷移が生じる．注目されるのは，ヒトをはじめとする雑食性哺乳類の比較的扁平でクラウンの低い臼歯と，肉食動物の細長い犬歯である。同時に、絶滅したセイバートゥース（Smilodon fatalis）の犬歯、爬虫類の円錐形の歯列、草食動物の円柱形の歯など、他の歯の形態についても言及し、この方法論の一般性を強調している。これらの考察が、化石や現存する分類群の食行動にどのような影響を与えるかを議論する。

It is hypothesised that specific tooth forms are adapted to resist fracture, in order to accommodate the high bite forces needed to secure, break down and consume food. Three distinct modes of tooth fracture are identified: longitudinal fracture, where cracks run vertically between the occlusal contact and the crown margin (or vice versa) within the enamel side wall; chipping fracture, where cracks run from near the edge of the occlusal surface to form a spall in the enamel at the side wall; and transverse fracture, where a crack runs horizontally through the entire section of the tooth to break off a fragment and expose the inner pulp. Explicit equations are presented expressing critical bite force for each fracture mode in terms of characteristic tooth dimensions. Distinctive transitions between modes occur depending on tooth form and size, and loading location and direction. Attention is focussed on the relatively flat, low-crowned molars of omnivorous mammals, including humans and other hominins and the elongate canines of living carnivores. At the same time, allusion to other tooth forms - the canines of the extinct sabre-tooth (Smilodon fatalis), the conical dentition of reptiles, and the columnar teeth of herbivores - is made to highlight the generality of the methodology. How these considerations impact on dietary behaviour in fossil and living taxa is discussed.

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