Los tigres dientes de sable adolescentes tenían dos pares de colmillos

Las pruebas sugieren que los grandes felinos extintos con dientes de sable conservaban a sus dientes de leche para estabilizar sus colmillos

Los temibles dientes de sable del Smilodon fatalis  resultarán conocidos a quienes hayan podido ver el fósil que se conserva en el museo de La Brea Tar Pits de Los Ángeles. En estos pozos naturales de alquitrán se han preservado los fósiles de numerosos animales prehistóricos y son una fuente inestimable para los científicos que estudian la era del Pleistoceno, a menudo denominada la Edad del Hielo.

Aunque pocos de los cráneos recuperados conservaban los dientes de sable, unos cuantos mostraban una característica peculiar: la cavidad para el sable estaba ocupada por dos dientes, con el diente permanente encajado en una ranura del diente de leche.

El paleontólogo Jack Tseng, profesor asociado de Biología Integrativa en la Universidad de California en Berkeley, no cree que los colmillos dobles fueran una casualidad.

Los dientes de leche como soporte

Hace nueve años, se unió a algunos colegas en la especulación de que el diente de leche ayudaba a estabilizar el diente permanente contra la rotura lateral a medida que erupcionaba. Los investigadores interpretaron los datos de crecimiento del gato dientes de sable como que los dos dientes coexistieron hasta 30 meses durante la adolescencia del animal, tras lo cual el diente de leche se cayó.

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 o 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, y en 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 la cronología de la erupción de los dientes de sable se ha ajustado para permitir una etapa de doble colmillo», dijo Tseng, que es conservador en el Museo de Paleontología de la UC. «Imagínese una línea de tiempo en la que tiene el canino de leche saliendo, y cuando terminan de erupcionar, el canino permanente sale y sobrepasa al canino de leche, eventualmente empujándolo hacia afuera. ¿Y si este diente de leche, durante los 30 meses aproximadamente que estuvo dentro de la boca justo al lado de este diente permanente, fue un contrafuerte mecánico?».

Especula que la inusual presencia del canino de leche -uno de los dientes deciduos que todos los mamíferos crecen y pierden en la edad adulta- mucho después de la erupción del diente de sable permanente protegió al sable mientras los gatos maduraban y aprendían a cazar sin dañarlos. Con el tiempo, el diente de leche se caía y el adulto perdía el soporte del sable, presumiblemente habiendo aprendido a ser cuidadoso con su sable. Los paleontólogos aún no saben cómo cazaban presas animales con dientes de sable como Smilodon sin romper sus inmanejables sables.

«Probablemente merezca la pena replantearse la etapa del doble colmillo ahora que he demostrado que existe esta póliza de seguro potencial, este mayor rango de protección», dijo. «Permite al equivalente de nuestros adolescentes experimentar, arriesgarse, aprender a ser un depredador adulto. Creo que esto refina, aunque no resuelve, el pensamiento sobre el crecimiento del uso del diente de sable y la caza a través de una lente mecánica.»

El estudio también tiene implicaciones sobre cómo cazaban de adultos los gatos con dientes de sable y otros animales con dientes de sable, presumiblemente utilizando sus habilidades depredadoras y sus fuertes músculos para compensar la vulnerabilidad de los caninos.

Teoría de la viga

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 las Fosas de Alquitrán de La Brea, 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 caninos de hoja fina evitaran al parecer rompérselos con frecuencia a pesar de las fuerzas laterales que probablemente se generaban al morder. Un estudio de los fósiles de depredadores de La Brea descubrió que, durante los periodos de escasez de animales, los gatos dientes de sable se rompían los dientes con más frecuencia que en épocas de abundancia, quizá debido a la alteración de sus estrategias de alimentación.

Los especímenes de doble colmillo de La Brea, que se han considerado raros casos de individuos con pérdida retardada del diente de leche, 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 muy empleado para modelar estructuras que van desde puentes a 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 podría soportar un diente de sable antes de romperse.

«Según la teoría de la viga, cuando se dobla lateralmente una estructura similar a una hoja en la dirección de su dimensión más estrecha, es bastante más débil en comparación con la dirección principal de la fuerza», explica Tseng. «Las interpretaciones anteriores de cómo pueden haber cazado los dientes de sable utilizan esto como limitación. Independientemente de cómo utilizaran los dientes, no podrían haberlos doblado mucho en dirección lateral».

Descubrió que mientras que la resistencia a la flexión del sable -la fuerza que puede soportar antes de romperse- se mantenía más o menos igual a lo largo de su alargamiento, la rigidez del sable -su desviación bajo una fuerza dada- disminuía con el aumento de 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 añadir un diente de leche de apoyo en el modelo de la teoría de la viga, la rigidez del sable permanente mantuvo 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», dijo Tseng. «Cuando se vuelve a añadir una anchura adicional en la ecuación de la teoría del haz para tener en cuenta el diente de leche, la rigidez general se ajusta más al óptimo teórico».

Aunque no aparece en el artículo, Tseng 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 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», dijo.

REFERENCIA

Bending performance changes during prolonged canine eruption in saber-toothed carnivores: A case study of Smilodon fatalis

Foto: Un análisis mecánico de los característicos caninos del tigre dientes de sable de California (Smilodon fatalis) sugiere que el diente de leche que precedía a cada sable permanecía en su lugar durante años para estabilizar el diente de sable permanente en crecimiento, permitiendo quizás a los adolescentes aprender a cazar sin romperlos. Crédito: Massimo Molinero