初期・後期ヒト科におけるカラベリ形質の機能的役割。

The functional role of the Carabelli trait in early and late hominins.

• Luca Fiorenza
• Colin G Menter
• Sarah Fung
• Jinyoung Lee
• John Kaidonis
• Jacopo Moggi-Cecchi
• Grant Townsend
• Ottmar Kullmer

抄録

カラベリ形質は、落葉性臼歯および永久上顎臼歯の原始歯縁の舌側縁に沿って形成される歯科的特徴である。小さな穴や溝から大きなカスプまで多様に発現し、その発達は、歯冠の大きさと臼歯のカスプの空間構成と関連しているように思われる。カラベリ形質の発現の程度は、ホミニン分類群間で系統的に異なるため、その系統の再構築に広く利用されてきた。しかし、カラベリ形質が大きいことによる機能的な意味合いは不明である。本研究では、咀嚼時に発生する咬合動態の再構築に役立つデジタルモデルを用いた咬合指紋解析法を用いて、初期および後期人類の上顎臼歯のマクロ摩耗パターンを解析した。小さなカラベリ咬合部を持つ歯冠では、一般的に頸椎方向に伸びた大きな摩耗接触部が見られますが、大きなカラベリ咬合部を特徴とする歯では2つの新しい咬合接触部が一般的です。これらの摩耗領域は、咀嚼サイクルの初期に、下顎臼歯の舌溝の斜面とメタコニドとエントコニドの間に咬合する際に形成されます。歯の摩耗が進むと、カラベリ咬合接触部がわずかに拡大し、その機能領域が拡大します。急傾斜は、食べ物を減らしたり、咀嚼接触時の機能的負荷分布のバランスをとる上で、機械的に重要である可能性があります。急峻な摩耗領域は、特に、硬くて繊維質のテクスチャー特性を特徴とする食物を処理する霊長類で発達しています。今後のバイオメカニカルおよびマイクロウェアのテクスチャー解析により、この歯形質の機械的適応に関する追加情報が得られる可能性がある。

The Carabelli trait is a dental feature that forms along the lingual margin of the protocone of deciduous and permanent maxillary molars. It is variably expressed, ranging from a small pit or furrow to a large cusp, and its development seems to be associated with crown size and molar cusp spatial configuration. The degree of expression of the Carabelli trait differs systematically between hominin taxa, and for this reason, it has been used extensively in the reconstruction of their phylogeny. However, the functional implications of having a large Carabelli trait remain unclear. In this study, we analyze the macrowear pattern of maxillary molars of early and late hominins using the occlusal fingerprint analysis method, an approach based on digital models of teeth that helps in reconstructing occlusal dynamics occurring during mastication. Tooth crowns with a small Carabelli cusp generally exhibit larger wear contact areas that extended cervically, while two additional new occlusal contact areas are common in teeth characterized by a large Carabelli cusp. These wear areas are created at the beginning of the chewing cycle, when occluding with the slopes of the lingual groove of the lower molars, between the metaconid and entoconid cusps. Advancing tooth wear leads to a slight enlargement of Carabelli occlusal contacts increasing their functional area. A steep inclination could be mechanically important in food reduction and in balancing the functional load distribution during mastication contacts. Steep wear areas are particularly developed in primates that process foods characterized by tough and fibrous textural properties. Future biomechanical and microwear texture analyses could provide additional information on the mechanical adaptation of this dental trait.

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