Verschleiß sorgt für längeren Zahnerhalt

Verändert sich also im Laufe des Lebens durch Abnutzung die Beschaffenheit der Kaufläche, ändern sich damit auch die biomechanischen Anforderungen an das vorhandene Zahnmaterial. Der Zahn bleibt erhalten, aber Nahrung wird weniger effektiv zerkleinert.

Die Wissenschaftler vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig und am Senckenberg Forschungsinstitut in Frankfurt am Main erstellten zunächst digitale 3D-Modelle dreier Gorilla-Backenzähne mit unterschiedlichen Verschleißspuren. Dann analysierten sie unter Anwendung einer extra entwickelten Software (Occlusal Fingerprint Analyser) die individuellen Zahn-zu-Zahn Kontakte.

Anschließend untersuchten Stefano Benazzi und seine Kollegen vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie mithilfe einer Methode aus den Ingenieurswissenschaften - der sogenannten Finiten Elemente Analyse (FEA) - welche Rolle die spezielle Beschaffenheit der Backenzähne von Homininen und Menschenaffen während des Kauvorgangs spielt.

Zugspannungen konzentrieren sich in den Rillen der Kaufläche

Ergebnis: Die Zugspannungen im Zahn konzentrieren sich bei kaum verschlissenen Backenzähnen mit einem gut ausgeprägten Kaurelief in den Rillen der Kaufläche. Die verschiedenen Hügel eines Backenzahns stärken dann unter anderem die Zahnkrone gegen die Einwirkung von Spannungen während des Kauprozesses.

Durch den Verlust von Zahngewebe und eine Verringerung des Kauflächenreliefs im Laufe des Lebens können die Hügel diese Aufgaben nicht mehr so gut erfüllen. Dieses Defizit wird jedoch ausgeglichen: Bei stärker abgenutzten Zähnen vergrößert sich die Kontaktfläche beim Zahn-zu-Zahn-Kontakt, was letztlich zu einer Streuung der auf die Kaufläche einwirkenden Kräfte beiträgt.

Dies legt nahe, dass der Zahnverschleiß einen bedeutenden Einfluss auf die Evolution und strukturelle Anpassung der Backenzähne hatte, so dass jene die beim Zubeißen entstehenden Kräfte besser aushalten und sich der Zahnverlust im Laufe des Lebens eines Individuums reduziert.

Evolutionärer Kompromiss für einen langen Zahnerhalt

"Es handelt sich hier möglicherweise um einen evolutionären Kompromiss für einen langen Zahnerhalt. Auch wenn Zähne mit abgekautem Relief nicht so effektiv sind, so erfüllen sie ihre Aufgaben immer noch besser, als wenn sie frühzeitig ausfallen würden“, sagt Benazzi. "Die Zahnevolution und -biomechanik können wir nur dann verstehen, wenn wir die Funktion des Zahns im Hinblick auf die dynamischen Veränderungen von Zahnstrukturen im Leben eines Individuums untersuchen.“

"Die Ergebnisse bringen uns bei der Erforschung der funktionalen Biomechanik dentaler Merkmale und der Entschlüsselung der evolutionären Entwicklung unseres Kauapparats einen großen Schritt voran. Darüber hinaus sind sie möglicherweise auch für die moderne Zahnheilkunde bei der weiteren Verbesserung von Zahnbehandlungen von Bedeutung“, sagt Jean-Jacques Hublin, Direktor der Abteilung für Humanevolution am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie.

Stefano Benazzi, Huynh Nhu Nguyen, Ottmar Kullmer, Jean-Jacques HublinUnravelling the functional biomechanics of dental features and tooth wearPLOS ONE, July 23, 2013, dx.plos.org/10.1371/journal.pone.0069990