Lumihiutaleiden syntymekanismi auttaa tutkijoita selvitt盲m盲盲n hampaan kiilteen muodostumista
Fyysikot ja matemaatikot ovat k盲ytt盲neet tutkiessaan muun muassa lumihiutaleiden muodostumista. Nyt poikkitieteellinen tutkimusryhm盲 Helsingin yliopistossa ja Aalto-yliopistossa sovelsi samoja yht盲l枚it盲 hampaan kiilteen eritykseen. Juuri julkaistu tutkimus esitt盲盲 laskennallisen mallin hampaan kiilteen erityst盲 s盲盲televille prosesseille. Tutkimus auttaa ymm盲rt盲m盲盲n miten eri lajeilla, kuten orangilla ja ihmisell盲, on varsin erilaiset hampaat.
Hammaskiille muodostuu pehme盲n盲, mutta valmiina se on kehon mineralisoitunein ja kovin osa. Kiilteen kovuus mahdollistaa hampaiden kest盲misen koko yksil枚n el盲m盲n ajan ja sen yli, koska hammasfossiilit ovat yleisimpi盲 l枚yt枚j盲 sukupuuttoon kuolleista lajeista. Toisin kuin muu luusto, valmis kiille ei uudistu. Kiilteen erittyminen on kriittinen askel hampaan muodon viimeistelyss盲.
Tutkijat Aalto-yliopistosta ja Helsingin yliopistosta ehdottavat, ett盲 kiillett盲 eritt盲vien solujen ravinnesaatavuuden vaihtelevuus hampaan eri osissa s盲盲telee kiilteen muodostumista. Vaikka kiille on kolmiulotteinen rakenne, tutkijat havaitsivat, ett盲 useissa tilanteissa matriksin eli kiillemateriaalin erityst盲 pystyt盲盲n luotettavasti mallintamaan kahdessa ulottuvuudessa, mik盲 tekee ongelman ratkaisemisesta laskennallisesti huomattavasti helpompaa.
Tutkijat toteuttivat mallintamisen ottamalla poikkileikkauksia hampaasta. Mallin matemaattisten yht盲l枚iden ratkaisemiseen sovellettiin yleisesti k盲ytettyj盲 laskennallisia menetelmi盲. Tutkijoiden kehitt盲m盲 tietokonemalli pohjautuu samaan teoriaan kuin muun muassa lumihiutaleiden kasvua simuloiva malli.
"Kiilteest盲 ei ehk盲 ensimm盲isen盲 tulisi mieleen lumihiutaleet, mutta on mielenkiintoista, miten samat fysiikan lait p盲tev盲t ja pystyv盲t kuvaamaan monimutkaisuuden lis盲盲ntymist盲 molemmissa systeemeiss盲", sanoo Teemu H盲kkinen Aalto-yliopistosta.
Tietokonemallinnukset k盲yttiv盲t hampaiden kolmiulotteisia r枚ntgenkuvia, joista kiille oli ensin digitaalisesti poistettu ja sitten kasvatettu uudelleen tietokonesimulaation avulla. Vertaillessa geometrist盲 kiilteen kasvua ravinne-diffuusiorajoitteiseen kasvuun, tutkijat huomasivat j盲lkimm盲isen ennustavan oikean kiilteen muodon.
S盲盲telem盲ll盲 parametreja tutkijat onnistuivat mallintamaan muun muassa ihmisen, orangin ja sian kiilteen muodot, vaikka n盲m盲 poikkeavat selke盲sti toisistaan. Vertaillessaan simulaation tuloksia aidon hampaan kasvulinjoihin jotka n盲kyv盲t hiukkaskiihdyttimell盲 kuvatuissa hammaskuvissa, tutkijat totesivat simulaation toistavan koko prosessin, eik盲 ainoastaan lopullista pintamuotoa.
Orangin poskihampaissa on erityisen monimutkainen kiillepinta, ja t盲m盲kin pinta pystyt盲盲n ennustamaan lis盲盲m盲ll盲 ravinne-diffuusiorajoitetta ihmisen hampaaseen verrattuna. Orankien ravintoon kuuluu my枚s kovia hedelmi盲 ja puun kuorta, ja n盲iden pureskeluun soveltuvien kurttupintaisten poskihampaiden evoluutio on voinut vaatia varsin pienen muutoksen kiilteen eritykseen.
"Kiilteen tutkimuksella on yli 100-vuotiset perinteet sek盲 paleontologiassa ett盲 l盲盲ketieteess盲, ja t盲m盲 uusi tutkimus tuo aivan uuden n盲k枚kulman alalle, ja voi auttaa ymm盲rt盲m盲盲n evolutiivisia prosesseja, mutta my枚s kiilteen kehityksess盲 tapahtuvia h盲iri枚it盲", kertoo Akatemiaprofessori Helsingin yliopiston Biotekniikan instituutista.
Alkuper盲inen artikkeli:
H盲kkinen TJ, Sova SS, Corfe IJ, Tj盲derhane L, Hannukainen A, Jernvall J (2019) Modeling enamel matrix secretion in mammalian teeth. PLoS Comput Biol 15(5): e1007058.
尝颈蝉盲迟颈别迟辞箩补:
Teemu H盲kkinen
Tohtoriopiskelija
Aalto-yliopisto
hakkinen@fastmail.com
jernvall@fastmail.fm
puh. 040 740 3478
Tuore tutkimus osoittaa: Pandemioissa laumaimmuniteetti ei jakaudu tasaisesti
Pandemioiden torjunnassa ihmisten v盲listen sosiaalisten verkostojen ymm盲rt盲minen on yht盲 t盲rke盲盲 kuin tiet盲盲, kuinka moni on immuuni.
Kvanttienn盲tys: kubitti pysyi koherenttina millisekunnin ajan
Kvanttilaskennan tehokkuusloikkaa ennakoivan tuloksen tekij盲t kannustavat muita tutkimusryhmi盲 toisintamaan kokeen.
Tutkimus: Uusien rakennusten p盲盲st枚ist盲 70 prosenttia tulee rakentamisesta 鈥� eik盲 sit盲 huomioida tarpeeksi
Energiatehokkuus ja uusiutuvan energian k盲ytt枚 ovat v盲hent盲neet uudisrakennusten elinkaarip盲盲st枚j盲, mutta rakentamisen p盲盲st枚t eiv盲t ole laskeneet. Viheralueiden vaaliminen ja puurakentamisen suosiminen tekisi rakentamisesta kest盲v盲mp盲盲, korostavat tutkijat.