Studium fyzických rysů dávno vyhynulých tvorů nadále přináší překvapivé nové poznatky o tom, jak evoluce podporuje vlastnosti žádoucí pro přežití v různých prostředích. Placodonti jsou příkladem – konkrétně jde o plakodontní zuby, o kterých Stephanie Croftsová, postdoktorandka NJIT, psala v článku nedávno publikovaném v časopise Paleobiology. Crofts, která nyní spolupracuje s asistentkou biologických věd Brooke Flammang v její laboratoři Central King Building, je spoluautorkou „morfologie okluze zubů u durofágních mořských plazů, Placodontia (Reptilia: Sauropterygia)."
Placodonti, skupina vyhynulých mořských plazů, žili na začátku období triasu, na začátku věku dinosaurů, asi před 250 miliony let. Dařilo se jim na mělčinách moře, které rozdělovalo starověký superkontinent Pangea. Jejich fosilie byly nalezeny v Německu, Švýcarsku a Itálii a nové exempláře se objevují v Číně.
Všichni plakodonti mají zuby na horní a dolní čelisti a také sadu zubů lemujících střechu tlamy. Crofts však vysvětluje, že během své evoluční historie si placodonti vyvinuli specializované „drtící“zuby, které se dobře hodí k pojídání „tvrdé kořisti“tvorů, kteří sdíleli jejich prostředí – tvorů s tlustými krunýři, jako jsou škeble nebo mušle.
Evoluční předkové placodontů měli dlouhé, špičaté zuby, dokonce i na střeše tlamy, zvláště vhodné pro chytání kořisti s měkkým tělem. Naproti tomu plakodonty lze snadno identifikovat podle jejich drtivých zubů, cibulovitých u raných plakodontů a zploštělých u druhů, které se vyskytují později v evoluční linii. Základní otázka pro Croftse: Jak dobře tyto zuby fungovaly a dosáhli pozdější placodonti „optimálního“drcení zubu?
Mezinárodní vyšetřování
Crofts ve spolupráci s mezinárodním týmem kolegů, se kterými se setkala před nástupem do NJIT v roce 2016, cestoval do muzeí po celé Evropě, aby shromáždil údaje o tvaru plakodontických zubů. Croftsovými spolupracovníky byli James Neenan, vědecký pracovník Oxfordského přírodovědného muzea v Anglii, Torsten Scheyer, docent na Palaeontologickém institutu a muzeu Curyšské univerzity, a Adam Summers, profesor na katedře biologie Washingtonské univerzity a vedoucí ze srovnávací laboratoře biomechaniky obratlovců na univerzitní mořské polní stanici, Friday Harbor Laboratories. Jejich investigativní úsilí bylo umožněno financováním od Společnosti paleontologie obratlovců, University of Washington, National Science Foundation a Swiss National Science Foundation.
Během své cesty Croftsová porovnávala tvary plakodontních zubů v muzejních sbírkách s modely, které testovaly, jak účinně zuby rozbijí skořápky a jak dobře odolávají zlomení pod tlakem. Na základě těchto modelů byli Crofts a její tým schopni předpovědět, že u plakodontů by se měl vyvinout mírně zaoblený povrch zubu, který by účinně rozbíjel skořápky, aniž by poškodil samotný zub. Zatímco někteří později se vyskytující placodonti to udělali, evoluce vybavila nejnovější známé výskyty těchto tvorů zuby, které měly zcela odlišné a velmi zajímavé vlastnosti.
Namísto předpokládaného optimálního zubu se u této skupiny plakodontů vyvinul složitý povrch zubu s mělkou brázdou ve tvaru půlměsíce obklopující malý hrbolek na hlavních drtivých zubech. Jak Crofts a její spolupracovníci naznačují v článku Paleobiology, tato struktura zubu mohla fungovat podobným způsobem jako funkce navržená pro rané homininové stoličky – s brázdou držící kořist na místě, zatímco malý hrot vyvíjí sílu potřebnou k proražení kořisti. skořápka. Dále Neenan a Scheyer prokázali, že u stejné skupiny plakodontů je pomalejší rychlost výměny zubů, pravděpodobně proto, že změny tvaru zubů chrání zub před selháním.
Paleontologické perspektivy
Crofts, která dokončila Ph. D. na University of Washington v roce 2016 přináší paleontologickou perspektivu a zájem o vývoj funkční morfologie do rostoucího rozsahu výzkumu probíhajícího ve Flammangově laboratoři fluidní lokomoce. Flammang je zakládajícím ředitelem laboratoře as pomocí Croftse a dalších kolegů se zabývá multidisciplinárním pohledem na přírodní námořní pohonné systémy. Croftsová se začala zajímat o postdoktorandskou pozici dostupnou na NJIT, když se setkala s Flammangem, zatímco oba navštěvovali kurz na Brownově univerzitě o rentgenové rekonstrukci pohyblivé morfologie (XROMM), pokročilé technice pro vytváření vysoce detailních 3D videa kosterního pohybu.
Croftsova současná práce v NJIT integruje srovnávací anatomii a fyziologii, biomechaniku, hydrodynamiku a použití biologicky inspirovaných robotických zařízení ke zkoumání toho, jak vodní organismy interagují se svým prostředím a řídí vývoj morfologie a funkce. Kromě zvýšení fondu základních vědeckých poznatků má tato práce důsledky pro konstrukci různých typů ponorných plavidel, včetně plně autonomních vozidel.
V úvahách o svém výzkumu týkajícím se placodontů Crofts říká, že jde o „okno do složitosti a možností“, které jsou procesu evoluce vlastní. Placodonti, které studovala a o kterých psala, překvapili zuby, které se velmi výrazně lišily od těch, které se vyvinuly u jiných příbuzných druhů. V NJIT Crofts pokračuje v hledání nových poznatků o tom, jak evoluce utváří funkční vztah všech tvorů – včetně lidí – s okolním světem.
