Evolution und Funktionsvariabilität von bunodonten Molaren bei Primaten

Doctoral thesis German OPEN
Menz, Ulrike Maria (Doktor) (2017)
  • Subject:
    • ddc: ddc:590

In der vorliegenden Arbeit werden funktionale Details der Okklusion während der Mastikation bei ausgewählten fossilen und rezenten Primaten quantitativ vergleichend untersucht. Dazu wurden die Okklusionsflächen von antagonistischen Molarenpaaren mit modernen virtuellen Verfahren eingescannt und anhand von 3D Kronenmodellen kartiert und funktional ausgewertet. Die in der Forschergruppe DFG FOR 771 entwickelte Software „Occlusal Fingerprint Analyser“ (OFA) kam erstmals bei einer großen Stichprobe von Primaten zum Einsatz. Aus dem ursprünglichen tribosphenischen Molarentyp der frühen eozänen Primaten haben einige Nahrungsspezialisten im Laufe der Evolution Modifikationen entwickelt um ihre Nahrung mechanisch besser aufzubereiten. So sind neue Funktionselemente auf den Molaren entstanden, wie z.B. ein distolingualer Höcker (Hypoconus) auf den Oberkiefermolaren. Die Auswertung der Parametermessungen, wie die Facettenlage und -größe, der Okklusale Kompass, der Mastikationskompass und die Messungen der Okklusionsreliefs ergaben, dass die basalen Primatenvertreter aus dem Eozän einen flachen Hypoconus als vergrößerte Fläche zum Quetschen der Nahrung genutzt haben. Das weist auf eine frugivore Nahrungspräferenz hin. Der distolinguale Höcker ist unter den rezenten Spezies mit insektivorer Nahrungspräferenz besonders häufig ausgebildet. Es konnte gezeigt werden, dass eine zweite Kauphase, die nach der maximalen Verzahnung mit der Öffnung des Kiefers eintritt, unter den rezenten Strepsirrhini mit Hypoconus nur sehr schwach ausgeprägt ist. Eine weitere evolutionäre Modifikation sind buccolingual ausgerichtete komplementäre Kantenpaare auf den Molaren, die sogenannte Bilophodontie, die sich in der Familie der Cercopithecidae entwickelt hat. Die Unterfamilie der Colobinae zeigt eine besonders stark reliefgeführte Okklusion und hat deshalb während der Mastikation weniger Bewegungsspielraum als die der Cercopithecinae. Die zweite Kauphase der Cercopithecinae ist gegenüber den folivoren Colobinae zum Teil auffällig verlängert. Da die Colobinae Vormagenverdauer und die Cercopithecinae Monogastrier sind, kann vermutet werden, dass die Zahnmorphologie eng mit der entsprechenden chemischen Verdauungsweise verknüpft ist. Das dryopithecine Höckermuster der Hominoidea hat eine wesentlich flachere Höckermorphologie als die bilophodonten Molaren. Daher war ein höherer Bewegungsspielraum während der Mastikation beobachtbar. Es konnte gezeigt werden, dass steilere Facetten bei den folivoren Nahrungsspezialisten zu finden sind, wie den Colobinae bei den bilophodonten, oder den Gorillas unter dem dryopithecinen Molarentyp. Mit einem flacheren Molarenrelief kann auf ein breiteres Nahrungsspektrum zugegriffen werden. Mit den OFA-Analysen und den Ergebnissen der Quantifizierung des Kronenreliefs von rezenten und fossilen Primatenzähnen konnte in der vorliegenden Untersuchung eine relevante Vergleichsbasis für ein funktionelles Verständnis der Evolution der vielfältigen Kronenformen bei Primaten erarbeitet werden. Für zukünftige Studien sollte die innerartliche Stichprobe erweitert werden um die Variabilität näher zu untersuchen. In this thesis, functional details of the occlusion during mastication in selected fossil and recent primates are quantitatively compared. For this purpose, the occlusal surfaces of antagonistic molar pairs are scanned and functionally interpreted using 3D crown models and virtual methods. The software "Occlusal Fingerprint Analyzer" (OFA) developed in the research group DFG FOR 771 was used for the first time in a large sample of primates. From the primary tribosphenic molar type of the Early Eocene primates, some food specialists have developed modifications in the course of evolutionary adaptations to improve the mechanical food processing. Thus new functional elements have arisen on the molars such as a distolingual cusp (hypoconus) on the maxillary molars. The analysis of the parameter measurements, such as the facet position and size, the occlusal compass, the mastication compass and the occlusal relief, showed that the basal primate representatives from the Eocene used a flat hypoconus to enlarge the surface for crushing the food. This indicates a frugivore food preference. The distolingual cusp is particularly common among the recent species with an insectivorous dietary preference. It could be shown that a second power stroke phase, which occurs after the maximum intercuspation in the opening of the jaw is only very slightly in the recent Strepsirrhini with a hypoconus. Further evolutionary modification in primate molars is the bilophodont development, which is expressed in complementary pairs of buccolingually oriented cusps with connecting lophs, and which is represented in the family of the Cercopithecidae. The subfamily of the Colobinae shows a relatively restricted occlusion and therefore has less freedom of movement during mastication than that of the Cercopithecinae. The power stroke Phase II of the Cercopithecinae is prolonged compared to the folivore Colobinae. Since the Colobinae are foregut-fermenters and the Cercopithecinae are monogastrians, it can be assumed that the tooth morphology is closely linked to the corresponding chemical digestion. The dryopithecine molar pattern of the hominoids has a distinct flatter morphology than the bilophodont molars. Therefore, a higher range of movement was observed during mastication. It has been shown that steeper facets are found in folivore food specialists, such as the Colobinae in bilophodont-, or the Gorillas in the dryopithecine molar type. A flatter molar relief is capable for a wider food spectrum. The OFA analyzes and the results of the quantification of the crown relief of recent and fossil primate teeth provide a relevant data basis for a comprehensive functional understanding of the evolution of the various crown forms in primates. For future studies, the intraspecific sample should be expanded to study the variability.
Share - Bookmark