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Geometric morphometric analyses of modern human upper second molars
Dominika Teplanova
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.36948
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29234.86730.427765-2
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Zähne gehören zu den widerstandsfähigsten Überresten in der Fossilgeschichte. Die rezente Forschung der dentalen Anthropologie liefert unentbehrliche Informationen über die Taxonomie und phylogenetische Rekonstruktion.
Die hier vorliegende quantitative Studie der Zahnmorphologie mittels Geometric Morphometric Methoden hat zum Ziel, zum Verständnis der komplizierten äußeren und inneren Zahnmorphologie für den Einsatz in der vergleichenden Anatomie und in der menschlichen Evolution beizutragen.
Unsere Studie untersucht sowohl Schmelzoberflächen (OES), als auch die Schmelz-Dentin-Grenze (EDJ) von oberen zweiten Molaren, um die morphologische Variabilität in einer sehr heterogenen Stichprobe, bestehend aus modernen menschlichen Populationen unterschiedlicher Subsistenz und geographischer Herkunft, zu erfassen. Wir untersuchten die EDJ und OES von 38 permanenten oberen zweiten Molaren, darunter auch Zähne von australischen Ureinwohnern, Awaren (eine europäische nomadische Bevölkerungsgruppe mit asiatischer Abstammung), Mitteleuropäern, Khoesans, Papuas, Zentralafrikanern und Ostasiaten. Zusätzlich, für Vergleichszwecke, haben wir auch Zähne von Pongo pygmaeus einbezogen. Wir nützten die Methode der destruktionsfreien Mikro-CT (µCT) um detaillierte Bilder der OES und der EDJ zu erzeugen. Anschließend wurden 3D-Oberflächen konstruiert, und sieben echte Landmarks, 43 Semilandmarks auf fünf Gratkurven auf der EDJ und 24 Pseudolandmarks auf der Cervixumrisslinie und der Kronenumrisslinie positioniert. Darüber hinaus wurden Geometric Morphometrics und multivariate Statistik angewandt, um die Unterschiede in Form und Gestalt zwischen den Populationen interpretieren zu können. Neben den morphometrischen Analysen von EDJ, kombiniertem Datensatz (EDJ mit der Cervixumrisslinie), Cervixumrisslinie und der Kronenumrisslinie haben wir im Rahmen dieser Arbeit auch die Analyse der nicht-metrischen Merkmalen durchgeführt.
Eine unserer Hypothesen war es, dass trotz unterschiedlicher Methoden der Subsistenz oder differierender kultureller und geographischer Hintergründe eine generelle Überlappung aller Populationen hinsichtlich der Gestalt und Form gegeben ist. Zusätzlich gehen wir davon aus, dass die selektiven Vorteile für die Entwicklung davon abweichender Zahngestalt zu gering sind und daher die Variabilität eher zufallsbedingt ist. Unsere Ergebnisse bestätigen diese Hypothese. Wir fanden eine starke Überlappung von allen Populationen in Bezug auf alle durchgeführten Gestalt- und Formanalysen. Außerdem haben wir erwartet, dass bestimmte Zahnregionen eher variieren als andere, da die Gestalt eines Zahnes nur gewisse Freiheitsgrade aufweisen kann, wenn eine funktionierende Okklusion gewährleistet werden soll. Die Ergebnisse zeigen, dass vor allem die distalen Bereiche der Cervix- und Kronenumrisslinie variabel sind, während mesiale Regionen stabiler bleiben. Wir gehen davon aus, dass die Variation in den distalen Bereichen mit der Variabilität des unteren dritten Molaren assoziiert ist, da dieser mit dem oberen zweiten Molaren (exakt: mit seinen distalen Höckern) im Fall der bilateral symmetrischen Okklusion artikuliert.
Obwohl in dieser Studie keine populationsspezifischen Zahnmuster in den oberen Molaren identifiziert werden konnten, betonen wir die Bedeutung unserer Ergebnisse für Vergleichsstudien mit anderen fossilen Homininen.
Abstract
(Englisch)
Teeth are the most abundant remains in the fossil record. Dental anthropology can provide essential information for taxonomic assessments and phylogenetic reconstruction.
This detailed quantitative study of the crown morphology by means of geometric morphometric methods aims to support further understanding of the complicated outer and inner tooth morphology for the use in comparative anatomy and in human evolution. Our study explores both outer enamel surface (OES) and the enamel-dentin junction (EDJ) in maxillary second molars to assess their morphological variability in a heterogeneous sample of modern human populations from diverse geographical origin and subsistence modes. We examined the EDJ and OES of 38 permanent upper second molars, including teeth from Australian Aboriginals, Avars (a European nomad population with Asiatic background from the 7th and 8th century), middle Europeans, Khoesans, Papuans, Centralafricans, and Eastasians. Additionally, for comparative purposes, we added a group of upper second molars from Pongo pygmaeus. We utilized destruction-free micro CT (µCT) to consider high-resolution images of the EDJ and OES. The 3D surfaces were reconstructed, seven true landmarks, 43 semilandmarks (on five ridge curves), and 24 pseudolandmarks (on the cervical, respectively on the crown outline) were collected. Subsequently, Geometric Morphometrics and multivariate statistics were applied to quantify the shape and form of populations. In addition to the morphometric analyses of the EDJ, the cervical and crown outline, and a combined data set, we also evaluated the expression of non-metric dental traits. We hypothesized that, despite different subsistence modes, cultural and geographical backgrounds, there will be a substantial overlap of all populations with regard to molar shape. We supposed that the selective advantages for some specific tooth shape are too weak and therefore random variation is of prime importance. Our results confirm these assumptions and we found general overlap of all populations regarding to the shape of the EDJ, the combined data set, cervical and crown outline.
Furthermore, we expected that, as a result of active functional constraints on tooth shape, there are some regions of the tooth that remain more stable in shape, while others might show a higher variation. Our results of the shape analyses indicate that especially the distal regions of the cervical and also crown outline are variable, while mesial regions stay stable. We assumed that the higher variation in the distal areas is associated with the variability of the lower third molar, which articulates with the upper second molar (especially with the distal cusps) in the case of the bilaterally balanced occlusion.
Although this study could not show any relevant population specific shape pattern of upper second molars, we emphasize the relevance of our results for the taxonomic assignment in comparative analyses with other fossil hominins.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
geometric morphometrics upper second molar modern human
Schlagwörter
(Deutsch)
Molaren Menschen virtuelle Anthropologie
Autor*innen
Dominika Teplanova
Haupttitel (Englisch)
Geometric morphometric analyses of modern human upper second molars
Paralleltitel (Deutsch)
Geometrisch morphometrische Analysen von oberen zweiten Molaren in modernen Menschen
Publikationsjahr
2015
Umfangsangabe
78 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Gerhard Weber
Klassifikation
42 Biologie > 42.00 Biologie: Allgemeines
AC Nummer
AC12264203
Utheses ID
32752
Studienkennzahl
UA | 066 | 827 | |