Los cráneos de los dientes de sable revelan cómo les crecían los colmillos a estos felinos
Las pruebas científicas sugieren que los felinos dientes de sable se aferraban a sus dientes de leche para estabilizar y evitar roturas en sus letales sables.
Por la Universidad de California en Barkeley
Un análisis mecánico de los caninos distintivos del felino con dientes de sable de California (Smilodon fatalis) sugiere que el diente de leche que precedía a cada sable permaneció en su lugar durante años para estabilizar el diente de sable permanente en crecimiento, lo que tal vez permitió a los ejemplares adolescentes aprender a cazar sin romperlos. Foto: Massimo Molinero
Los temibles dientes en forma de sable del Smilodon fatalis son familiares para cualquiera que haya visitado los La Brea Tar Pits, un famoso sitio arqueológico y paleontológico ubicado en Los Ángeles (California). Consisten en un depósito natural de asfalto, también conocido como betún o brea, que ha atrapado y conservado restos de animales y plantas desde la última Edad de Hielo hace miles de años. Estos depósitos de brea se formaron a partir de filtraciones de petróleo que emergen a la superficie, lo que crearoncharcos de asfalto viscoso que atrapaban a los animales que se aventuraban cerca de ellos.
Los La Brea Tar Pits son conocidos por ser una importante fuente de fósiles de mamíferos prehistóricos, incluidos mamuts, mastodontes, perezosos gigantes, lobos, bisontes y muchas otras especies. Los fósiles recuperados de estos pozos de brea han proporcionado valiosa información sobre la fauna y el clima de la región durante la última Edad de Hielo
El sitio también alberga el Page Museum, que exhibe una gran colección de fósiles y ofrece información sobre la historia geológica y paleontológica de la zona.
En esta trampa pegajosa los paleontólogos han logrado recuperar más de 2.000 cráneos de felinos con dientes de sable a lo largo de más de un siglo.
Aunque pocos de los cráneos recuperados llevaban sable, unos cuantos mostraban una característica peculiar: el hueco para el sable estaba ocupado por dos dientes, con el diente permanente encajado en una ranura del diente de leche.
El paleontólogo Jack Tseng, profesor de Biología Integrativa en la Universidad de California en Berkeley, no cree que los colmillos dobles hayan sido una casualidad.
Hace nueve años, se unió a algunos colegas que defendían la idea de que el diente de leche ayudaba a estabilizar el diente permanente contra la rotura lateral cuando erupcionaba en su emplazamiento mandibular. Los investigadores interpretaron los datos de crecimiento del felino con dientes de sable en el sentido de que los dos dientes existirían uno al lado del otro durante meses, quizá hasta treinta, durante la adolescencia del animal. Pasada esta etapa, el diente de leche caería.
El diente de leche y el definitivo compartirían mandíbula durante más de dos años y medio.
En un nuevo artículo aceptado para su publicación en la revista The Anatomical Record, Tseng aporta las primeras pruebas de que el diente de sable por sí solo habría sido cada vez más vulnerable a la rotura lateral durante la erupción, pero que un diente de leche junto a él lo habría hecho mucho más estable. Las pruebas consisten en modelos informáticos de la resistencia y rigidez del diente de sable frente a la flexión lateral, así como en test físicos de reproducciones de plásticos de las piezas reales, que se someten a diferentes tensiones.
Una porción del maxilar derecho de un felino con dientes de sable, Smilodon fatalis, que muestra un diente de sable de leche completamente crecido con el diente adulto apenas en erupción. Basándose en la tabla de tiempos de erupción de los dientes de Tseng, estima que el animal tenía entre 12 y 19 meses de edad en el momento de la muerte. El fósil proviene de La Brea Tar Pits y se encuentra en el Museo de Historia Natural del condado de Los Ángeles. Cortesía: Jack Tseng / UC Berkeley
"Este nuevo estudio es una confirmación —una prueba física y simulada— de una idea que algunos colaboradores y yo publicamos hace un par de años: que la cronología de la erupción de los dientes de sable se ha ajustado para permitir una etapa de doble colmillo— dice Tseng, que es conservador en el Museo de Paleontología de la UC. Y añade—: Imagínese una línea de tiempo en la que tiene el canino de leche saliendo, y cuando termina de erupcionar, el canino permanente sale y sobrepasa al canino de leche, eventualmente empujándolo hacia afuera. ¿Y si este diente de leche, durante los treinta meses aproximadamente que estuvo dentro de la boca justo al lado de este diente permanente, fuera un contrafuerte mecánico?".
Especula con que la inusual presencia del canino de leche, uno de los dientes deciduos —también conocidos como dientes primarios o dientes de leche— que todos los mamíferos desarrollan y pierden en la edad adulta, mucho después de la erupción del diente de sable permanente. De este modo, este no sufría daños mientras que los felinos maduros aprendían a cazar.
Este era el aspecto del Smilodon fatalis. Cortesía: Sergiodlarosa
Con el tiempo, el diente de leche se caía y el ejemplar adulto perdía el soporte del sable. En ese instante, el animal presumiblemente ya había aprendido a usar sus sables com destreza. Los paleontólogos aún desconocen el modo en el que animales como el Smilodon usaban estas armas aparatosas y expuestas a sufrir graves lesiones.
"Probablemente merezca la pena replantearse la fase de doble colmillo ahora que he demostrado que existe esta póliza de seguro potencial, este mayor rango de protección— comenta Tseng. Y continúa—: Permite al equivalente de nuestros adolescentes humanos experimentar, asumir riesgos; en esencia, aprender a ser un depredador adulto, hecho y derecho. Creo que esto refina, aunque no resuelve, la hipótesis sobre la progresión del uso del diente de sable y la caza a través de un lento aprendizaje mecánico."
El estudio también tiene implicaciones sobre cómo cazaban los mamíferos con dientes de sable, quizá valiéndose de sus habilidades como depredadores y de sus fuertes músculos para de esta manera compensar la vulnerabilidad de los caninos.
La teoría del rayo.
Gracias a la gran cantidad de fósiles de felinos con dientes de sable, que incluyen miles de partes del esqueleto, además de cráneos, desenterrados en La Brea Tar Pits, los científicos saben mucho más sobre el Smilodon fatalis que sobre cualquier otro animal con dientes de sable, a pesar de que al menos cinco linajes distintos de animales con dientes de sable evolucionaron en todo el mundo. El Smilodon vagó por Norteamérica y Centroamérica, y se extinguió hace unos 10.000 años.
Sin embargo, los paleontólogos siguen desconcertados por el hecho de que los animales adultos con colmillos afilados como cuchillas evitaran romperlos frecuentemente a pesar de las fuerzas laterales que tal vez se generaban durante la mordida. Un estudio de los fósiles de depredadores de La Brea encontró que, durante períodos de escasez de animales, los felinos de dientes de sable se rompían los dientes con más frecuencia que en tiempos de abundancia, quizás debido a cambios en sus estrategias de alimentación.
Los especímenes con doble colmillo de La Brea, que se han considerado casos raros de individuos con pérdida tardía del diente de leche, le dieron a Tseng una idea diferente: que tenían un propósito evolutivo. Para probar su hipótesis, utilizó la teoría de vigas de Timoshenko, un tipo de análisis de ingeniería ampliamente empleado para modelar estructuras que van desde puentes hasta materiales de construcción, para modelar dientes de sable reales. Esto se combinó con análisis de elementos finitos, que utiliza modelos informáticos para simular las fuerzas laterales que un diente de sable podría soportar antes de romperse.
"Según la teoría de la curva elástica, cuando se dobla lateralmente una estructura similar a una hoja en la dirección de su dimensión más estrecha, aquella es bastante más débil en comparación con la dirección principal de la fuerza— explica Tseng. Y añade—: Las interpretaciones anteriores de cómo pueden haber cazado los felinos dientes de sable utilizan esto como una limitación. Independientemente de cómo utilizaran los dientes, no podrían haberlos doblado mucho en dirección lateral".
Un modelo de elementos finitos de un diente de sable adulto que indica la tensión de flexión del sable. Cuanto más cálido sea el color, mayor será la tensión y más probable será que se produzca un fallo en una zona concreta del modelo dental. El punto rojo cerca de la punta es donde se aplicó la fuerza para medir la tensión de flexión lateral. Cortesía: Jack Tseng / UC Berkeley
Tseng descubrió que, mientras que la resistencia a la flexión del sable -—a fuerza que puede soportar antes de rompers— se mantenía más o menos igual a lo largo de su alargamiento, la rigidez del sable —su flexión bajo una fuerza determinada— disminuía al aumentar su longitud. En esencia, a medida que el diente se hacía más largo, era más fácil doblarlo, lo que aumentaba las posibilidades de rotura.
Sin embargo, al añadir un diente de leche de apoyo en el modelo de la teoría de la curva elástica, la rigidez del sable permanente seguía el ritmo de la fuerza de flexión, reduciendo la posibilidad de rotura.
"Durante el periodo de tiempo en que el diente permanente está erupcionando junto al de leche, es más o menos cuando se pasa de la anchura máxima a la anchura relativamente más estrecha, cuando ese diente se estará debilitando— señala Tseng. Y añade—: Cuando se vuelve a añadir una anchura adicional en la ecuación de la teoría de la curva elástica para tener en cuenta el diente de leche, la rigidez general se ajusta más al óptimo teórico".
Réplicas en 3D de dientes de sable ayudan a explicar su flexibilidad y resistencia.
Aunque no se menciona en el artículo, también imprimió en 3D réplicas en resina de dientes de sable y probó su resistencia a la flexión y su rigidez en una máquina diseñada para medir la resistencia a la tracción. Los resultados de estas pruebas reflejaron las conclusiones de las simulaciones por ordenador.
Tseng espera poder imprimir en 3D réplicas de material dental más realista para simular con mayor exactitud la resistencia de los dientes reales.
Tseng señaló que el mismo sistema de estabilización canina puede haber evolucionado en otros animales con dientes de sable. Aunque no se han encontrado ejemplos de colmillos dobles en otras especies en el registro fósil, sí se han hallado algunos cráneos con dientes adultos en otras partes de las mandíbulas, pero con dientes de leche donde erupcionaría el sable.
"Lo que sí vemos son caninos de leche conservados en especímenes con dentición adulta, lo que sugiere una retención prolongada de esos caninos de leche mientras los dientes adultos, los sables, están a punto de erupcionar o erupcionando", concluye Tseng.
Información facilitada por la Universidad de California en Barkeley -Adaptación: Enrique Coperías / Rexmolón Producciones
Fuente: Z. Jack Tseng. Bending performance changes during prolonged canine eruption in saber-toothed carnivores: A case study of Smilodon fatalis. The Anatomical Record (20244). DOI: https://doi.org/10.1002/ar.25447
