Entras en un pasillo con luz tenue, donde te encuentras con almas desamparadas, atormentadas por el dolor y el sufrimiento. Pero aquí no encontrarán paz, porque detrás de cada puerta los espera aún más tormento y miedo, que inundan cada célula de su cuerpo y abarrotan todos sus pensamientos. Te acercas a una de las puertas, detrás de la cual se escucha un chirrido infernal y un zumbido que llega hasta los huesos. Reuniendo lo poco de coraje que te queda, extiendes tu mano fría de terror hacia la manija de la puerta, cuando de repente alguien te toca el hombro desde atrás, y saltas de sorpresa al girarte. "El doctor estará libre en unos minutos. Siéntate mientras, te llamaremos", te informa una suave voz de enfermera. Así es como algunas personas imaginan una visita al dentista, quienes tienen una visión muy negativa de esos "sádicos" en batas blancas. Pero hoy no vamos a hablar sobre la dentofobia, vamos a hablar de cocodrilos. Sí, de ellos, y más concretamente de sus dientes, que no necesitan tratamiento dental.
Científicos de la Universidad de Missouri (EE.UU.) realizaron un estudio sobre los dientes de los cocodrilos, que reveló características interesantes del esmalte de estos cazadores impecables, que dependen precisamente de sus mandíbulas. ¿Qué descubrieron los científicos? ¿Cómo se diferencian los dientes de los cocodrilos modernos de sus parientes prehistóricos y cuál es la utilidad de este estudio? Descubriremos esto en el informe del grupo de investigación.
Base de la investigación
Para la mayoría de los vertebrados, los dientes son un atributo indispensable para obtener y consumir alimento (excluyendo a los osos hormigueros). Algunos de los depredadores dependen de la velocidad durante la caza (guepardos), otros del trabajo en equipo (leones), y para otros, la fuerza de su mordida juega un papel clave. Esto incluye a los cocodrilos, que se acercan a sus presas en el agua y las atrapan con sus poderosas mandíbulas. Para que la presa no pueda escapar, la captura debe ser potente, lo que resulta en grandes tensiones en la estructura ósea. Para mitigar el efecto negativo de sus fuertes mordidas, los cocodrilos cuentan con un paladar óseo secundario, que está fijamente conectado al cráneo.
Demostración visual del cierre y apertura de la mandíbula de un cocodrilo.
Una de las características principales de los dientes de cocodrilo es su reemplazo constante por nuevos cuando los viejos se desgastan. Los dientes de los cocodrilos se asemejan a una matrioshka, dentro de la cual se desarrollan nuevos dientes. Aproximadamente cada 2 años, cada uno de los dientes de la mandíbula se cambia por nuevos.
Observa qué tan bien se cierra esta "trampa dental".
Los dientes de los cocodrilos se dividen en varias categorías según su forma y funcionalidad correspondiente. Al principio de la mandíbula hay 4 grandes colmillos, que son necesarios para la captura efectiva de la presa. En el medio, hay dientes más gruesos que aumentan a lo largo de la mandíbula. Esta parte es necesaria para cortar la presa. En la base, los dientes se expanden y se vuelven más planos, lo que permite a los cocodrilos romper las conchas de los moluscos y los caparazones de las tortugas, como si fueran semillas.
¿Qué tan fuerte es la mandíbula de un cocodrilo? Naturalmente, esto depende de su tamaño y especie. Por ejemplo, en 2003 se descubrió que un alligator de Misisipi de 272 kilogramos muerde con una fuerza de aproximadamente 9500 N (N es Newton, 1 N = 1 kg·m/s2). En cambio, un cocodrilo de agua salada de 1308 kilogramos demostró un asombroso 34500 N. Cabe mencionar que la fuerza absoluta de mordida en humanos es de aproximadamente 1498 N.
La fuerza de mordida depende no tanto de los dientes, sino de los músculos de la mandíbula. En los cocodrilos, estos músculos son muy densos y abundantes. Sin embargo, existe una gran diferencia entre los músculos muy desarrollados que son responsables de cerrar la boca (lo que proporciona dicha fuerza de mordida) y los músculos débiles que son responsables de abrirla. Esto explica por qué se puede mantener la boca cerrada de un cocodrilo con simple cinta adhesiva.
Vamos, ¿quién te llamó pequeño?
Pero la mandíbula de los cocodrilos no solo se necesita para asesinatos implacables en busca de alimento, sino también para cuidar de su descendencia. Las hembras de cocodrilo a menudo transportan a sus crías precisamente en su mandíbula (es difícil encontrar un lugar más seguro para ellos, ya que nadie se atrevería a meter mano ahí). La boca de los cocodrilos está equipada con receptores muy sensibles, lo que les permite regular la fuerza de su mordida, lo que les ayuda a mantener mejor la presa o a transportar suavemente a sus pequeños.
Los dientes humanos, desafortunadamente, no crecen de nuevo después de que se caen los viejos, pero hay algo en común con los cocodrilos: el esmalte.
Imagen Nº 1: diente caudal del caimán de Misisipi (Alligator mississippiensis).
El esmalte es la capa exterior de la parte coronaria del diente. Es la parte más dura del cuerpo humano, al igual que la de muchos otros vertebrados. Sin embargo, como sabemos, nuestros dientes no se reemplazan, por lo que nuestro esmalte debe ser más grueso. En cambio, los cocodrilos reemplazan sus dientes desgastados por otros nuevos, por lo que no hay necesidad de un esmalte tan grueso. Suena bastante lógico, ¿pero es así en realidad?
Los científicos dicen que comprender los cambios en el esmalte dentro de un taxón nos permitirá recordar mejor cómo cambia la estructura del esmalte según la biomecánica y la dieta del animal.
Los cocodrilos, específicamente Alligator mississippiensis, son ideales para este estudio por varias razones. En primer lugar, sus dientes, la fuerza de su mordida y la estructura del esmalte cambian según la edad y el tamaño del individuo, lo que también está influenciado por el cambio en la dieta. En segundo lugar, los dientes de los cocodrilos tienen diferentes morfologías dependiendo de su posición en la mandíbula.
Imagen Nº 2: a y b muestran la diferencia de dientes entre individuos grandes y pequeños, c-e muestran los dientes de los antepasados fósiles de los cocodrilos modernos.
Los dientes rostrales son delgados y se utilizan para atrapar presas, mientras que los dientes caudales son romos y se utilizan para triturar, con fuerzas de mordida más altas. En otras palabras, la carga sobre el diente depende de su posición en la mandíbula y del tamaño del propietario de dicha mandíbula.
Este estudio presenta los resultados del análisis y las mediciones del grosor absoluto del esmalte (AET) y del grosor del esmalte estandarizado por tamaño (RET) de los dientes del cocodrilo.
AET representa una estimación de la distancia media desde la interface esmalte-dentina hasta la superficie externa del esmalte y es una medida lineal. RET es una cantidad adimensional que permite comparar el grosor relativo del esmalte en diferentes escalas.
Los científicos evaluaron AET y RET de los dientes rostrales (en "la nariz" de la mandíbula), intermedios (en el medio de la serie) y caudales (en la base de la mandíbula) en siete individuos de la especie. Alligator mississippiensis.
También es importante notar que la estructura del esmalte puede depender de la dieta del individuo y de toda la especie en general. En los cocodrilos, la dieta es bastante diversa (lo que atrapan, eso será su almuerzo), pero se diferencia de la que tenían sus parientes que ya se han extinguido. Para verificar esto desde el punto de vista del esmalte, los científicos realizaron un análisis de AET y RET de fósiles. Protosuchidae (UCMP 97638), Iharkutosuchus (MTM VER 2018.837) y Allognathosuchus (YPM-PU 16989). Protosuchidae es un representante del período jurásico, Iharkutosuchus — del período cretácico, y Allognathosuchus del eoceno.
Antes de comenzar las mediciones reales, los investigadores realizaron una lluvia de ideas y propusieron varias hipótesis teóricas:
- hipótesis 1a — dado que AET es una medida lineal y debería depender del tamaño, se supone que la dispersión en AET será mejor explicada por el tamaño del cráneo;
- hipótesis 1b — dado que RET está estandarizado por tamaño, se supone que la dispersión en RET será mejor explicada por la posición del diente;
- hipótesis 2a — dado que AET y longitud del cráneo son medidas lineales de tamaño, deberían escalarse con una pendiente isométrica;
- hipótesis 2b — dado que los dientes caudales experimentan las mayores fuerzas de mordida en la fila dental, por lo tanto, RET será más alto en los dientes caudales.
En las tablas a continuación se presentan los datos de las muestras (cráneos de cocodrilos de la especie Alligator mississippiensis, tomadas del refugio Rockefeller en Grand Chenier, Luisiana, y fósiles).
Tabla n.º 1: datos de escaneo de dientes de cocodrilos (rostales, intermedios y caudales).
Tabla n.º 2: datos sobre dientes (LSkull — longitud del cráneo, hCrown — altura de la corona, VE — volumen de esmalte, VD — volumen de dentina, SAEDJ — área de la interfaz esmalte-dentina, AET — grosor absoluto del esmalte, RET — grosor relativo del esmalte).
Resultados de la investigación
De acuerdo con los datos dentales presentados en la tabla n.º 2, los científicos concluyeron que el grosor del esmalte se escala isométricamente con la longitud del cráneo independientemente de la posición del diente.
Tabla n.º 3: valores de AET y RET según las variables.
Imagen n.º 3: escalado de AET/RET en relación con la longitud del cráneo.
Al mismo tiempo, el grosor del esmalte en los dientes caudales es significativamente mayor que en otros, pero esto tampoco depende de la longitud del cráneo.
Tabla Nº4: valores promedio del grosor del esmalte en vertebrados superiores (Crocodyliformes — grupo no taxonómico de cocodrilos, Dinosaurios — dinosaurios, Artiodáctilos — artiodáctilos, Odontocetos — suborden de cetáceos, Perisodáctilos — perisodáctilos, Primates — primates, Roedores — roedores).
Imagen Nº4: el grosor del esmalte de los dientes caudales es mayor que el de otros.
Los datos sobre la escalabilidad (tabla Nº3) confirmaron la hipótesis 1a, que explica la dependencia del valor AET de la longitud del cráneo y no de la posición del diente. En cambio, los valores RET dependen de la posición del diente en la fila, y no de la longitud del cráneo, lo que confirma la hipótesis 1b.
Las otras hipótesis (2a y 2b) también fueron confirmadas, como se deduce de los datos del análisis del grosor promedio del esmalte de los dientes en diferentes posiciones en la fila.
La comparación del grosor del esmalte entre el caimán moderno de Misisipi y sus antiguos antepasados mostró muchas similitudes, pero también diferencias. Así, en Allognathosuchus el grosor del esmalte es aproximadamente un 33% mayor que en los cocodrilos modernos (imagen abajo).
Imagen Nº5: comparación del grosor promedio del esmalte en el caimán y los cocodrilos fósiles en relación a la altura de la corona dental.
Resumiendo todos los datos anteriores, los científicos llegaron a la conclusión de que el grosor del esmalte depende directamente, por así decirlo, del papel de los dientes. Si estos dientes son necesarios para romper, su esmalte será significativamente más grueso. Se ha establecido anteriormente que la presión (fuerza de compresión) de los dientes caudales es mayor que la de los dentales. Esto se relaciona directamente con su función: sujetar la presa y romper huesos. Por lo tanto, un esmalte más grueso previene el daño a los dientes que, durante la alimentación, están sometidos a una carga máxima. De hecho, los datos sugieren que los dientes caudales en los cocodrilos se rompen significativamente menos, a pesar de las cargas severas.
Además, se descubrió que los dientes Allognathosuchus tienen un esmalte significativamente más grueso que los demás cocodrilos estudiados. Se cree que esta especie fósil prefería alimentarse de tortugas, y para romper sus caparazones se necesitan dientes robustos y un esmalte grueso.
Los científicos también realizaron una comparación del grosor del esmalte entre cocodrilos y algunos dinosaurios, correspondiente al peso y tamaño supuestos. Este análisis mostró que en los cocodrilos el esmalte era más grueso (diagrama abajo).
Imagen n.º 6: comparación del grosor del esmalte de cocodrilos y dinosaurios.
Curiosamente, el esmalte del tiranosaurio era prácticamente del mismo grosor que el de Allognathosuchus, que es significativamente más pequeño, e incluso que el de los cocodrilos modernos. Es lógico que la estructura de los dientes de los cocodrilos se explique por sus hábitos en aspectos de caza y dieta.
Sin embargo, a pesar de sus récords, el esmalte de los arcosaurios (cocodrilos, dinosaurios, pterosaurios, etc.) es más delgado que el de los mamíferos.
Imagen n.º 7: comparación del grosor del esmalte (AET) de los cocodrilos y algunas especies de mamíferos.
Entonces, ¿por qué el esmalte de los depredadores que dependen en gran medida de sus mandíbulas es más delgado que el de los mamíferos? La respuesta a esta pregunta estaba, como mencioné antes, en la sustitución de los dientes desgastados por nuevos. Aunque los cocodrilos tienen dientes robustos, no necesitan que sean, por así decirlo, excesivamente resistentes, ya que siempre viene un nuevo diente a reemplazar al dañado. Los mamíferos (en su mayoría) no tienen ese talento.
Imagen n.º 8: comparación del grosor del esmalte (RET) de los cocodrilos y algunas especies de mamíferos.
Si se habla con precisión, el grosor del esmalte en los arcosaurios varía entre 0.01 y 0.314 mm, mientras que en los mamíferos varía de 0.08 a 2.3 mm. La diferencia, como se dice, es evidente.
Para una comprensión más detallada de las sutilezas de la investigación, recomiendo consultar
Epílogo
Los dientes, por extraño que parezca, son una herramienta extremadamente importante en la obtención de alimento. Sí, el ser humano moderno siempre puede corregir algún defecto relacionado con los dientes, pero entre los representantes de la vida salvaje no hay dentistas. Incluso el ser humano no siempre supo que existía el tratamiento dental. Por lo tanto, algunas especies eligen dientes fuertes y duraderos, mientras que otras prefieren reemplazarlos como guantes. Los cocodrilos y sus parientes lejanos se pueden clasificar en ambos grupos. El esmalte de los dientes que son necesarios para una captura efectiva y trituración de huesos es bastante grueso en los cocodrilos, pero, considerando las serias cargas, sus dientes aún se desgastan y, a veces, se rompen. En tales casos, un nuevo diente reemplaza al viejo.
Para los humanos, una de las características distintivas es el pulgar opositor, que nos ha ayudado enormemente en muchas actividades, desde "agarrar un palo y golpear al vecino molesto" hasta "tomar una pluma y escribir un soneto". Para los cocodrilos, esa herramienta son sus mandíbulas, en particular, sus dientes. Esta parte del cuerpo es lo que convierte a los cocodrilos en cazadores tan peligrosos y mortales a los que es mejor evitar.
Off-topic del viernes:
Un corto muy curioso y estéticamente hermoso en el que un cocodrilo no es del todo un cocodrilo.
Un corto sobre por qué no se debe confiar en 'troncos' sospechosos en el agua, especialmente si eres una antílope gnu.
Gracias por su atención, sigan siendo curiosos y que todos tengan un excelente fin de semana, chicos! 🙂
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Fuente: habr.com
