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Morphological assessment of modern human upper and lower first molars

Vanda Halász

Art der Arbeit

Masterarbeit

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)

Masterstudium Anthropologie

Betreuer*in

Gerhard Weber

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DOI

10.25365/thesis.58090

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-13409.72630.494153-2

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Erste Dauermolaren sind die bestuntersuchten Zähne des menschlichen Gebisses. Eine Großzahl der wissenschaftlichen Studien beschäftigt sich mit permanenten Backenzähnen, jedoch wurde bis dato noch keine vergleichende Studie über die Kronenmorphologie auf Populations- oder auf einer geografischen Ebene durchgeführt. Unser Ziel ist es, eine morphologische Beschreibung der oberen und unteren ersten Molaren (uM1 + lM1) vorzulegen, ihre mögliche Co-Variation abzubilden und den Einfluss von Größe in Bezug auf die Form zu untersuchen. In dieser Studie wurden zwei Herangehensweisen angewendet: Geometric Morphometrics (GM) und die Analyse von diskreten Zahneigenschaften. Um Unterschiede in der jeweiligen Stichprobe zu erfassen, beschrieben vorhergehende Studien die äußere Zahnoberfläche (OES) mittels traditionellen, linearen Messungen. Solche Untersuchungen werden von mehreren Faktoren limitiert, wie etwa eine abgenutzte oder eine beschädigte Zahnoberfläche. Die Form der Kontaktfläche zwischen den Materialien Zahnschmelz und Dentin – die sogenannte Schmelz-Dentin-Grenze (EDJ) – wird während der frühen Zahnentwicklung bestimmt. Aufgrund ihrer tiefen Lage wird die EDJ von solch externen Einwirkungen weniger stark beeinflusst und eignet sich deshalb hervorragend für morphologische Studien. Nicht invasive Methoden, wie µCT Scans und Methoden der virtuellen Anthropologie erlauben uns den Zugriff auf tiefergelegene Strukturen, ohne dabei das wertvolle Forschungsmaterial zu zerstören. Für diese Studie wurden insgesamt 80 Dauermolaren (45 uM1 und 35 lM1) untersucht. Die Stichprobe umfasst Individuen verschiedener geographischer Herkunft: Afrikaner, Asiaten, Beduine, Awaren, Südamerikaner und Europäer. Alle Zähne wurden im µCT Lab der Universität Wien gescannt und mit Hilfe von virtuellen Techniken untersucht. Für den GM Ansatz wurden Landmarks und Semilandmarks entlang der 3D-Oberflächen platziert und anschließend durch multivariate Analysen ausgewertet. Der traditionelle Ansatz basiert auf der Beschreibung der qualitativen Zahnmerkmale mithilfe des Arizona State University Dental Systems (ASUDAS). Alle Analysen zeigen eine weitgehende Überlappung der Gruppen. Unsere Interpretation besagt, dass die Variation der Zahnmorphologie nicht durch genetisches Driften oder durch Ernährungsadaptation entstanden ist. Die Varianz triff häufiger in den hinteren als in den vorderen Bereichen der Backenzähne auf. Unsere Studie bestätigt, dass eine eindeutige Zuordnung auf Basis der Form und Gestalt der ersten Molaren nicht möglich ist.

Abstract

(Englisch)

First permanent molars are the most well studied tooth types of the human dentition. Most of the previous dental studies used the outer enamel surface (OES) and traditional, linear measurements to capture their morphological differences. Such kind of investigations can be limited by various factors, including the abrasion of the occlusal surface or partial destruction of the enamel layer. The contact area between the dentin and the enamel is called the enamel-dentin-junction (EDJ). The EDJ is defined in an early development stage and serves as a blueprint of the OES. Owing to its anatomically deeper location, the EDJ is less affected by damage and wear than the OES. Although many studies have focused on molars, there has been no previous comprehensive study on dental crown morphological variability according to geographical origin. The main purpose of this work is to provide a morphological description of upper and lower molars across different populations, to assess the degree of covariance between upper first molars (uM1) and lower first molars (lM1) and to see if there exists an influence of size on shape variation. To this end, two different approaches were compared: Geometric Morphometrics (GM) and the analysis of the discrete traits. For this study the EDJ of 80 teeth (45 uM1s and 35 lM1s) were examined. The sample consisted of groups differing in terms of geographical origin and subsistence strategy, namely: Avars, Bedouins, Europeans, South Americans, South-East Asians and Sub-Saharan Africans. The teeth were scanned in the Vienna µCT Lab, Vienna, Austria. Afterwards, the sample was examined through statistical methods and techniques proper to Virtual Anthropology, which combined the manipulation of 3D image datasets to landmarks- and semilandmarks. The use of virtual image techniques allowed us to investigate the inner dental structures without destructing valuable human remains. For the GM approach, landmarks and curve semi landmarks were placed on the 3D surface models of the EDJ. The spatial coordinates were later converted into Procrustes shape coordinates by means of General Procrustes Analysis. Multivariate statistical methods were used to assess the shape variance, covariance, size and allometry. For the descriptive analysis, we examined 10 qualitative traits of the molars (4 for uM1s and 6 for lM1s) based on the Arizona State University Dental System (ASUDAS). All results showed a wide overlap between the sample groups. Our interpretation is that variation in dental morphology is not driven by genetic drift nor is it the result of an adaptation to diet. Modern human molars show stronger shape variation in their distal aspects than in their mesial regions. According to the findings of this study a clear distinction among anatomically modern human populations based only on dental gross morphology or the manifestation of discrete traits is not possible.

Autor*innen

Vanda Halász

Haupttitel (Englisch)

Morphological assessment of modern human upper and lower first molars

Paralleltitel (Deutsch)

Morphologische Untersuchung von modernen menschlichen oberen und unteren Molaren

Publikationsjahr

2019

Umfangsangabe

87 Seiten : Illustrationen, Diagramme

Sprache

Englisch

Beurteiler*in

Gerhard Weber

Klassifikation

42 Biologie > 42.88 Physische Anthropologie

AC Nummer

AC15465854

Utheses ID

51300

Studienkennzahl

UA | 066 | 827 | |

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Schlagwörter