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Variation of 3D outer and inner crown morphology of lower premolars in modern humans
Viktoria Krenn
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Anthropologie
Betreuer*in
Gerhard Weber
DOI
10.25365/thesis.35612
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29082.30086.614162-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Zahnmorphologie spielt eine wichtige Rolle in der taxonomischen Beurteilung hominider Fossilien. Obwohl moderne Menschen dabei oft als Vergleichsstichprobe herangezogen werden, gibt es bis heute keine umfassende Bewertung der 3D-Zahnmorphologie des modernen Menschen. Die äußere Zahnoberfläche (OES) wird traditionell mittels linearer Messungen (z.B. L/B und M/D Durchmesser, Zahnkronenhöhe) und qualitativ beschrieben, oder es liegen Analysen basierend auf 2D-Bildern zugrunde, die jedoch nur begrenzte Aussagen über die räumlichen Eigenschaften erlauben. Die darunter liegende Schmelz-Dentin-Grenze (EDJ) ist in vielen Studien noch gänzlich unberücksichtigt. Heutige Technologien wie Mikro-CT (µCT) erleichtern den nicht invasiven Zugang zu diesem Zahnmerkmal. Mit verbesserten Abbildungstechniken und der Nutzung von Geometric Morphometric Methoden (GM) ist es nun möglich, die gesamte Geometrie der inneren und äußeren Zahnoberflächen zu erfassen. Bis heute wurde unseres Wissens nach eine solche Studie noch nicht an den unteren Prämolaren moderner Menschen veröffentlicht.
Unser Ziel ist es, eine morphologische Beurteilung sowohl der OES als auch der EDJ abzugeben, die für Vergleichsstudien mit anderen Hominiden herangezogen werden kann. Die Stichprobe umfasst 43 Individuen bestehend aus Afrikanern, Australasiaten und Europäern, repräsentiert jeweils durch einen P3 und P4.
Die unteren P3 und P4 wurden am Vienna µCT Lab (Voxelgröße 25-50 µm) gescannt. Dreidimensionale Oberflächenmodelle von OES und EDJs wurden generiert. Auf diesen wurden jeweils vier traditionelle Landmarks (Höcker und Fossae) sowie 20 Semilandmarks entlang der Zahnrandleiste identifiziert. Außerdem wurden 24 Pseudolandmarks an der Cervix- und Kronenumrisslinie gesammelt. Diese 2D und 3D-Landmarks wurden in Procrustes-Shape-Koordinaten umgewandelt und mittels multivariater Statistik analysiert. Darüber hinaus wurde eine qualitative Beurteilung einiger einzelner Merkmale durchgeführt.
Alle Analysen zeigen, dass die Populationsverteilungen der P3s bzw. P4s sowohl im Shape- als auch im Form-Space weitestgehend überlappen. Die Stichprobe setzt sich aus Jägern/Sammlern, Nomaden und Ackerbauern zusammen. Damit gewährleisten wir, dass die mögliche Variation heute lebender Menschen zu einem Großteil abgedeckt wird. Die Ergebnisse bestätigen unsere Hypothese, wonach Zahnmorphologie hauptsächlich einer zufälligen Gestaltvariation unterliegt, da der Selektionsdruck auf die Zahnform bei modernen Menschen gering geworden ist. Zusätzlich konnte die umfangreiche Variabilität der unteren Prämolaren nachgewiesen werden. Formveränderungen beziehen sich primär auf den lingualen Zahnbereich beider Prämolaren. Da die lingualen Höcker beim Kauvorgang nicht mit den Antagonisten des Oberkiefers interagieren, ist in diesem Bereich mehr Plastizität möglich, ohne das funktionale Formgefüge zu stören.
Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine Unterscheidung moderner menschlicher Populationen auf Basis von Form und Gestalt der unteren Prämolaren wegen der hohen Variation innerhalb unserer Spezies nicht möglich ist.
Abstract
(Englisch)
Dental morphology plays an important role in the taxonomic assessment of hominid fossil specimens. In spite of the fact that modern humans are often used as comparative sample, a comprehensive assessment of 3D dental morphology for modern populations has not been achieved. The Outer-Enamel-Surface (OES) is traditionally investigated using linear measurements (e.g. B/L, M/D diameter, crown height) alongside qualitative descriptions, or analyses based on 2D images which allow only limited statements about spatial properties. The underlying Enamel-Dentin-Junction (EDJ) has not been considered yet in many studies. Nevertheless, the importance of destruction free micro-CT (µCT) scanning is increasingly recognized. With improved imaging techniques and the implementation of Geometric Morphometrics it is now possible to capture the whole geometry of both inner and outer dental surfaces. However, to our knowledge, such a study has not yet been published on lower premolars.
We applied geometric morphometric techniques on 3D surface models from µCT datasets in order to investigate the morphological variation of lower premolars in a geographically diverse sample of recent modern humans. Our aim is to provide a morphological assessment of both the OES and EDJ, which might also serve the purposes of further comparative studies. The sample comprises 43 individuals, each represented by P3 and P4, including Africans, Australasians, and Europeans. The lower P3s and P4s were scanned at the Vienna µCT Lab (voxel size 25-50µm). Three-dimensional surface models of OESs and EDJs were created, containing four real landmarks (cusps and fossae) and 20 curve semilandmarks along the marginal ridge. The sets of 3D landmarks were converted into Procrustes shape coordinates and subsequently analysed using multivariate statistics. Furthermore, we carried out a qualitative assessment of some discrete traits (e.g., transversal crest, accessory cusps).
All our performed analyses show a surprisingly large overlap between the geographically diverse populations which include hunter/gatherers, nomads and agriculturalists, both for P3s and P4s in shape and form space. This confirms our hypothesis that random variation of shape is the predominant pattern, because the selective pressure to modify tooth shape became very low for modern humans. Additionally the extensive variability of lower premolars can be substantiated. Shape changes primarily affect the lingual part of both types of premolars. Since the lingual cusp does not interact with the antagonist teeth during the chewing process, we assume that this tooth region shows more plasticity than others. Our results suggest that a distinction of modern human populations based on shape and form of lower premolars is impossible due to the very high and overlapping intragroup variation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
tooth morphology premolar EDJ dentine enamel geometric morphometric modern human
Schlagwörter
(Deutsch)
Zahnmorphologie Prämolar EDJ Dentine Enamel Geometric Morphometric moderner Mensch
Autor*innen
Viktoria Krenn
Haupttitel (Englisch)
Variation of 3D outer and inner crown morphology of lower premolars in modern humans
Paralleltitel (Deutsch)
Variation der inneren und äußeren 3D-Zahnkronenmorphologie unterer Prämolaren moderner Menschen
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
64 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerhard Weber
Klassifikation
42 Biologie > 42.88 Physische Anthropologie
AC Nummer
AC12226386
Utheses ID
31562
Studienkennzahl
UA | 066 | 827 | |