Los fósiles del estado de California son familiares para cualquiera que haya visitado La Brea Tar Pits de Los Ángeles, una trampa pegajosa de la que se han excavado más de 2.000 cráneos de gatos con dientes de sable a lo largo de más de un siglo.
Aunque pocos de los cráneos recuperados tenían sables, un puñado exhibía una característica peculiar:la cavidad del sable estaba ocupada por dos dientes, y el diente permanente estaba ranurado en una ranura del diente de leche.
El paleontólogo Jack Tseng, profesor asociado de biología integrativa en la Universidad de California, Berkeley, no cree que los colmillos dobles hayan sido una casualidad.
Hace nueve años, se unió a algunos colegas para especular que el diente de leche ayudaba a estabilizar el diente permanente contra la rotura lateral cuando erupcionaba. Los investigadores interpretaron los datos de crecimiento del gato con dientes de sable en el sentido de que los dos dientes existieron uno al lado del otro durante hasta 30 meses durante la adolescencia del animal, después de lo cual se cayó el diente de leche.
En un nuevo artículo publicado en la revista The Anatomical Record , Tseng proporciona la primera evidencia 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 o de leche junto a él lo habría hecho mucho más estable.
La evidencia consiste en modelos informáticos de la resistencia y rigidez de los dientes de sable frente a la flexión lateral, y pruebas reales y rotura de modelos plásticos de dientes de sable.
"Este nuevo estudio es una confirmación (una prueba física y de simulación) de una idea que algunos colaboradores y yo publicamos hace un par de años:que el momento de la erupción de los sables se ha ajustado para permitir una etapa de doble colmillo", dijo Tseng, curador del Museo de Paleontología de la UC.
"Imagínese una línea de tiempo en la que tiene el canino de leche saliendo, y cuando terminan de hacer erupción, el canino permanente sale y alcanza al canino de leche, eventualmente empujándolo hacia afuera. ¿Qué pasaría si este diente de leche, durante los aproximadamente 30 meses que estuvo? ¿Dentro de la boca, justo al lado de este diente permanente, había un contrafuerte mecánico?"
Él especula que la presencia inusual del canino bebé (uno de los dientes temporales que todos los mamíferos crecen y pierden en la edad adulta) mucho después de que erupcionara el diente de sable permanente protegió el sable mientras los gatos maduros aprendían a cazar sin dañarlos.
Con el tiempo, el diente de leche se caería y el adulto perdería el soporte del sable, presumiblemente habiendo aprendido a tener cuidado con su sable. Los paleontólogos aún no saben cómo los animales con dientes de sable como el Smilodon cazaban a sus presas sin romper sus difíciles de manejar.
"Probablemente valga la pena repensar la etapa del doble colmillo ahora que he demostrado que existe esta póliza de seguro potencial, este rango más amplio de protección", afirmó.
"Permite al equivalente de nuestros adolescentes experimentar, tomar riesgos, esencialmente aprender cómo ser un depredador adulto y de pleno derecho. Creo que esto refina, aunque no resuelve, pensar en el crecimiento de los dientes de sable. uso y caza a través de una lente mecánica."
El estudio también tiene implicaciones sobre cómo los gatos con dientes de sable y otros animales con dientes de sable cazaban cuando eran adultos, presumiblemente usando sus habilidades depredadoras y sus fuertes músculos para compensar a los caninos vulnerables.
Gracias a la riqueza de fósiles de gatos con dientes de sable, que incluyen miles de partes esqueléticas además de cráneos, desenterrados en La Brea Tar Pits, los científicos saben mucho más sobre Smilodon fatalis que sobre cualquier otro animal con dientes de sable, aunque Al menos cinco linajes distintos de animales con dientes de sable evolucionaron en todo el mundo. El Smilodon deambulaba ampliamente por Norteamérica y Centroamérica, y se extinguió hace unos 10.000 años.
Sin embargo, los paleontólogos todavía están confundidos por el hecho de que los animales adultos con cuchillos de hoja delgada en lugar de caninos aparentemente evitaban romperlos con frecuencia a pesar de las fuerzas laterales probablemente generadas durante la mordida. Un estudio de los fósiles de depredadores de La Brea encontró que durante períodos de escasez de animales, los gatos con dientes de sable se rompían los dientes con más frecuencia que en épocas de abundancia, tal vez debido a estrategias de alimentación alteradas.
Los especímenes de doble colmillo de La Brea, que se han considerado casos raros de individuos con pérdida retardada 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 (un tipo de análisis de ingeniería ampliamente utilizado para modelar estructuras que van desde puentes hasta materiales de construcción) para modelar dientes de sable de la vida real. Esto se combina con el 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 del haz, cuando se dobla una estructura en forma de cuchilla lateralmente en la dirección de su dimensión más estrecha, son mucho más débiles en comparación con la dirección principal de fuerza", dijo Tseng. "Las interpretaciones anteriores sobre cómo cazaban los dientes de sable utilizan esto como una restricción. No importa cómo usen sus dientes, no podrían haberlos doblado mucho en dirección lateral".
Descubrió que, si bien la resistencia a la flexión del sable (cuánta fuerza puede soportar antes de romperse) permanecía aproximadamente igual durante todo su alargamiento, la rigidez del sable (su deflexión bajo una fuerza determinada) disminuía al aumentar la 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 agregar un diente de leche de soporte en el modelo de la teoría de la viga, la rigidez del sable permanente mantuvo el ritmo de la resistencia a la flexión, reduciendo la posibilidad de romperse.
"Durante el período en que el diente permanente está erupcionando junto con el de leche, es aproximadamente el momento en que se cambia del ancho máximo al ancho relativamente más estrecho, cuando ese diente se debilita", dijo Tseng. "Cuando se agrega un ancho adicional a la ecuación de la teoría de la viga para tener en cuenta el sable pequeño, la rigidez general se alinea más estrechamente con el óptimo teórico".
Aunque no se informa en el artículo, también imprimió en 3D réplicas de resina de dientes de sable y probó su resistencia a la flexión y rigidez en una máquina diseñada para medir la resistencia a la tracción. Los resultados de estas pruebas reflejaron las conclusiones de las simulaciones por computadora. Espera imprimir en 3D réplicas a partir de material dental más realista para simular con mayor precisión la resistencia de los dientes reales.
Tseng señaló que el mismo sistema de estabilización canino puede haber evolucionado en otros animales con dientes de sable. Si bien no se han encontrado ejemplos de colmillos dobles en otras especies en el registro fósil, se han encontrado algunos cráneos con dientes permanentes en otras partes de las mandíbulas, excepto 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 de adulto, los sables, están a punto de erupcionar o están en erupción", dijo.
Más información: Z. Jack Tseng, Cambios en el rendimiento de flexión durante una erupción canina prolongada en carnívoros con dientes de sable:un estudio de caso de Smilodon fatalis, The Anatomical Record (2024). DOI:10.1002/ar.25447
Proporcionado por la Universidad de California - Berkeley
