Un estudio revela una limitación evolutiva clave en la dentición de los mamíferos
MÁLAGA, 16 Jul. –
Un equipo científico internacional, con participación de la Universidad de Málaga (UMA), ha identificado una disyuntiva biomecánica fundamental en la evolución de los mamíferos: las formas dentales más eficaces para cortar tejidos no suelen ser también las más adecuadas para triturar alimentos duros.
Este hallazgo ha sido recogido en la portada el último número de ‘Science’, una de las revistas más prestigiosas del mundo, revelando cómo esta tensión funcional ha condicionado la evolución de la carnicería molar inferior (m1) en mamíferos depredadores actuales y extintos.
El trabajo lo ha liderado la investigadora postdoctoral Narimane Chatar, actualmente afincada en la Universidad de Berkeley (California) con una beca europea Marie Curie, pero arraigada al área de Paleontología de la UMA, institución a la que regresará, en concreto al Departamento de Ecología y Geología bajo la supervisión del profesor Borja Figueirido en diciembre de 2027.
Chatar se encuentra en Berkeley desde diciembre de 2023, que fue cuando inició esta línea de investigación junto al prestigioso profesor Jack Tseng. En este estudio han utilizado métodos innovadores de escaneo e impresión 3D para analizar la dentición de los mamíferos, especialmente los molares inferiores de carnívoros como perros, gatos, osos, nutrias y mapaches.
«Los carnívoros presentan molares inferiores con formas muy variadas, pero algunas especies conservan molares que se asemejan al tribosfenico, la arquitectura original de los molares de los mamíferos», ha señalado la científica, al tiempo que ha explicado que para evaluar su función han realizado pruebas de penetración con dientes impresos en 3D.
Ha añadido que «utilizamos gelatina médica para simular carne y cuantificar la capacidad de corte, así como secciones de hueso impresas en un material que reproduce las propiedades mecánicas del hueso, con el fin de simular la trituración».
Asimismo, en este estudio ha participado también el Alejandro Pérez Ramos, que realizó su tesis doctoral en la UMA, institución con la que sigue colaborando, aunque ahora trabaja como profesor en la Universidad de Burgos.
El planteamiento experimental de la investigación se apoya en su experiencia previa en el análisis de la biomecánica de la masticación en grandes mamíferos, especialmente úrsidos, desarrollada durante anteriores estancias postdoctorales en la Universidad californiana, en el mismo laboratorio y dentro del equipo de investigación liderado por Tseng. Esta trayectoria metodológica contribuyó al diseño y a la interpretación de los ensayos biomecánicos empleados en este nuevo trabajo.
PIEZA DENTAL CLAVE
Ambos expertos han aclarado que los dientes constituyen la principal interfaz entre los vertebrados y sus alimentos. Su estrecha relación con la dieta, la biomecánica y la ecología, unida a su excelente conservación en el registro fósil, los convierte en una fuente esencial para estudiar la evolución de los mamíferos.
Una de las innovaciones más importantes de este grupo fue la aparición del molar tribosfénico, una arquitectura dental que combina dos regiones funcionales. El trigónido está principalmente relacionado con el corte, mientras que el talónido participa en la trituración de los alimentos.
En los mamíferos depredadores, esta arquitectura dio lugar a la carnicera molar inferior (m1), una pieza especializada en el procesamiento mecánico del alimento. Sin embargo, el nuevo estudio demuestra que sus dos funciones principales son, en gran medida, antagonistas.
Las características que aumentan la eficacia de corte, como las cúspides altas y afiladas y las crestas alineadas, reducen la superficie y la robustez necesarias para triturar. En cambio, las piezas dentales anchas, bajas y con un talónido desarrollado ofrecen un mejor rendimiento frente a alimentos duros, pero son menos eficaces para seccionar tejidos.
Con todo, el principal hallazgo ha sido demostrar que el molar tribosfenico, con sus dos regiones especializadas en funciones antagónicas (cortar o triturar), impuso una limitación estructural en la evolución de la diversidad dental de los mamíferos, es decir, los dientes que contribuyeron al éxito evolutivo de los mamíferos también presentaban una limitación oculta: podían cortar o triturar muy bien, pero rara vez realizar ambas funciones de manera óptima.
«Esta disyuntiva mecánica impulsó a los carnívoros hacia diferentes especializaciones alimentarias y moldeó su historia evolutiva», concluye Narimane Chatar.
ANÁLISIS TRIDIMENSIONAL, IMPRESIÓN 3D Y EXPERIMENTOS BIOMECÁNICOS
Este equipo científico multidisciplinar ha estudiado la forma de la carnicera molar inferior en 250 ejemplares pertenecientes a diferentes grupos de mamíferos depredadores actuales y fósiles. La muestra incluyó félidos, cánidos, hienas, osos, mangostas, vivérridos y varios linajes extinguidos, como los hienodontos y los oxiénidos.
Además, para evaluar directamente en rendimiento mecánico de las diferentes morfologías, fabricó mediante impresión 3D una selección de dientes reales y formas teóricas. La capacidad de corte se examinó utilizando gelatinas biomédicas multicapa diseñadas para reproducir el comportamiento mecánico de tejidos blandos. La capacidad de trituración se evaluó mediante modelos óseos impresos en 3D con propiedades materiales controladas.
Los resultados muestran que las carniceras molares inferiores más eficaces para cortar se concentran en una región muy reducida del espacio morfológico. Los mejores cortadores presentan formas bicúspides altamente especializadas, características de los grandes depredadores hipercarnívoros.
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