שיטה חדשה מאפשרת מחקר לא הרסני של שיני דגים

האם נוכל לבחון את שיניהם של דגים חיים ובעלי חוליות אחרים בפירוט, שוב ושוב לאורך זמן, מבלי לפגוע בהם?

בעבר, לעתים קרובות היה צורך להרדים חיות קטנות כדי לקבל מידע מדויק, אך כעת מדענים מצאו דרך חדשה לחקור באופן אנושי מאפיינים דנטליים מפורטים של בעלי חוליות. שיטה הניתנת להתאמה אישית זו יכולה לשמש גם לבעלי חיים חיים וגם לדגימות ממוזיאון ופורסמה ב- כתב עת למורפולוגיה.

מגשים הניתנים להתאמה אישית עבור הופעות מדויקות

חוקרים במכון המדע והטכנולוגיה של אוקינאווה (OIST) ושותפי הפעולה שלהם יישמו טכניקות של טביעת שיניים אנושית כדי לחקור שיני דגים במין הנקרא פוליפטרוס סנגלוס. דג זה מופרד ממיני דגים אחרים במשך כ-360 מיליון שנים. בשל תקופה ארוכה זו של בידוד אבולוציוני, פוליפטרוס עדיין יש מאפיינים פרימיטיביים רבים המספקים מידע חשוב על התפתחות מוקדמת של דגים גרמיים.

תהליך ההתרשמות מתחיל בהרגעת בעל החיים. לאחר מכן, מכינים את חלל הפה על ידי ייבוש עדין באוויר של השיניים ושימוש בחומר טביעת שפכטל בעל צמיגות גבוהה לניקוין. מיד לאחר מכן, יישום של חומר פוליוויניל סילוקסן מדויק יותר, בעל צמיגות נמוכה (חומר התרשמות בשימוש נרחב ברפואת שיניים) במגשים מותאמים ומוכנים מראש בהדפסה תלת מימדית כדי ללכוד רשמים מפורטים. ההליך כולו לוקח בדרך כלל 5 עד 10 דקות.

אחד האתגרים העיקריים איתם התמודדו החוקרים היה העבודה עם הגודל הקטן של הדגים, שכן הלסתות שלהם היו רק בגודל של אצבע ואורכן של שיניים בודדות פחות ממילימטר. מגבלות נוספות כללו את הצורך בחיתוך מדויק של הטביעות לצורך סריקה וחוסר יכולת לראות בתוך מבנה השיניים. עם זאת, החוקרים ביצעו בהצלחה את ההליך על 60 דגים ללא הרוגים. הם צפו בדפוסי מיקרו-לבוש מפורטים – דפוסים זעירים במשטח השן הנובעים משימוש לאורך זמן.

מעקב שיניים לא הרסני

ד"ר ריי סלאן, רופא שיניים וחוקר בקבוצת המדע והטכנולוגיה של OIST, תיאר כיצד השיטה מספקת מספר יתרונות משמעותיים על פני טכניקות מסורתיות: "בעבר, החוקרים נאלצו להרדים דגימות כדי לחקור את שיניהם באמצעות סריקות CT או שיטות אחרות. גישה חדשה זו מאפשר בדיקה לא הרסנית של דגימות חיות, מה שמאפשר לחוקרים לעקוב אחר החלפת שיניים והתפתחות לאורך זמן. זה חשוב מאוד לחקר מינים נדירים או מוזיאון דגימות שלא ניתן להינזק."

לטכניקה החדשה יש יישומים רחבים בתחומים שונים. ניתן להשתמש בו כדי ללמוד דפוסי לבוש מיקרו כדי להבין את הרגלי האכלה, דבר שימושי במיוחד בהשוואה בין מינים מודרניים למאובנים כדי לקבוע דפוסי תזונה עתיקים. ניתן ליישם את השיטה גם לחקר ביומכניקת הלסת, מעקב אחר שינויים התפתחותיים ובחינת אנטומיה השוואתית בין מינים.

סטודנט לדוקטורט ב-OIST ומחבר ראשון במשותף, יוהנס וויביסאנה, מהיחידה למערכות גנומיקה ותקשורת הדגיש את הרבגוניות של הטכניקה בחקר בעלי חיים שונים. "על ידי בדיקת אותן תכונות על פני מינים שונים, נוכל להשוות באופן אובייקטיבי וריאציות הנובעות מתזונה, בעיות גדילה או גנטיקה. שיטה זו מאפשרת לנו ליצור חלקות המציגות הבדלים בין מינים או פרטים. תכונות שיניים ממינים מגוונים מספקות מערך נתונים רב ערך עבור ניתוח", אמר.

החוקרים עובדים כעת על ניסויים חדשים בשיטה זו עם דגימות דגים גדולות יותר ובעלי חוליות אחרים. הם מתעניינים במיוחד בלימוד דפוסי החלפת שיניים, שמעולם לא כומתו בדגים חיים קודם לכן. רק ליונקים יש שיניים בוגרות קבועות, בעוד שחולייתנים אחרים מצמיחים שיניים חדשות באופן קבוע במהלך חייהם.

לשיטה שלנו יש יישומים פוטנציאליים רבים והיא יכולה להיות בשימוש נרחב, במיוחד על ידי מוזיאונים וחוקרים המדגימים את המגוון הביולוגי. כעת אנו יכולים ללמוד בצורה בטוחה וכלכלית ולהשוות מבני פה, לחשוף הבדלים ומידע מדוקדק שלא היה נגיש בעבר".

פרופ' לורן סאלן, מנהיגת היחידה למקרואבולוציה וסופרת בכירה