Evidências sugerem que gatos com dentes de sabre seguravam seus dentes de leite para estabilizar seus sabres
Uma análise mecânica dos caninos distintivos do gato dente-de-sabre da Califórnia (Smilodon fatalis ) sugere que o dente de leite que precedeu cada sabre permaneceu no lugar durante anos para estabilizar o crescente dente de sabre permanente, talvez permitindo que os adolescentes aprendessem a caçar sem quebrá-los. Crédito:Massimo Molinero Os fósseis do estado da Califórnia são familiares para qualquer pessoa que já tenha visitado La Brea Tar Pits, em Los Angeles, uma armadilha pegajosa da qual foram escavados mais de 2.000 crânios de gatos com dentes de sabre ao longo de mais de um século.
Embora poucos dos crânios recuperados tivessem sabres presos, alguns exibiam uma característica peculiar:o encaixe do dente do sabre era ocupado por dois dentes, com o dente permanente encaixado em uma ranhura no dente de leite.
O paleontólogo Jack Tseng, professor associado de biologia integrativa na Universidade da Califórnia, Berkeley, não acredita que as presas duplas tenham sido um acaso.
Há nove anos, ele se juntou a alguns colegas na especulação de que o dente de leite ajudava a estabilizar o dente permanente contra quebras laterais durante a erupção. Os pesquisadores interpretaram os dados de crescimento do gato dente-de-sabre como implicando que os dois dentes existiram lado a lado por até 30 meses durante a adolescência do animal, após os quais o dente de leite caiu.
Em um novo artigo publicado na revista The Anatomical Record , Tseng fornece a primeira evidência de que o dente de sabre por si só teria sido cada vez mais vulnerável à quebra lateral durante a erupção, mas que um dente de leite ou de leite ao lado dele o teria tornado muito mais estável.
A evidência consiste em modelagem computacional da resistência e rigidez dos dentes de sabre contra flexão lateral, e testes reais e quebra de modelos plásticos de dentes de sabre.
“Este novo estudo é uma confirmação – um teste físico e de simulação – de uma ideia que alguns colaboradores e eu publicamos há alguns anos:que o momento da erupção dos sabres foi ajustado para permitir um estágio de presa dupla”, disse Tseng, que é curador do Museu de Paleontologia da UC.
“Imagine uma linha do tempo onde você tem o canino de leite saindo, e quando eles terminam de erupcionar, o canino permanente sai e ultrapassa o canino de leite, eventualmente empurrando-o para fora. E se esse dente de leite, durante os 30 ou mais meses que foi dentro da boca, bem ao lado desse dente permanente, havia um contraforte mecânico?"
Ele especula que a presença incomum do canino bebê – um dos dentes decíduos que todos os mamíferos crescem e perdem na idade adulta – muito depois da erupção do dente de sabre permanente protegeu o sabre enquanto os gatos em idade adulta aprendiam a caçar sem danificá-los.
Eventualmente, o dente de leite cairia e o adulto perderia o suporte do sabre, provavelmente tendo aprendido a ter cuidado com o sabre. Os paleontólogos ainda não sabem como animais com dentes de sabre como o Smilodon caçavam suas presas sem quebrar seus pesados sabres.
Uma parte da maxila direita de um gato dente-de-sabre, Smilodon fatalis, mostrando um dente de sabre bebê totalmente irrompido com o dente adulto apenas em erupção. Com base na tabela de tempo de erupção dentária de Tseng, ele estima que o animal tinha entre 12 e 19 meses de idade no momento da morte. O fóssil é de La Brea Tar Pits e está guardado no Museu de História Natural do Condado de Los Angeles. Crédito:Jack Tseng, UC Berkeley
“Provavelmente vale a pena repensar o estágio da presa dupla, agora que mostrei que existe essa apólice de seguro potencial, essa gama maior de proteção”, disse ele.
“Isso permite que o equivalente aos nossos adolescentes experimente, assuma riscos, essencialmente aprenda como ser um predador adulto e de pleno direito. Acho que isso refina, embora não resolva, o pensamento sobre o crescimento do dente de sabre. usar e caçar através de lentes mecânicas."
O estudo também tem implicações sobre como os gatos com dentes de sabre e outros animais com dentes de sabre caçavam quando adultos, provavelmente usando suas habilidades predatórias e músculos fortes para compensar os caninos vulneráveis.
Teoria do feixe
Graças à riqueza de fósseis de gatos com dentes de sabre, que incluem muitos milhares de partes de esqueletos além de crânios, desenterrados nos poços de alcatrão de La Brea, os cientistas sabem muito mais sobre o Smilodon fatalis do que sobre qualquer outro animal com dentes de sabre, embora pelo menos cinco linhagens distintas de animais com dentes de sabre evoluíram em todo o mundo. Smilodon vagou amplamente pela América do Norte e pela América Central, sendo extinto há cerca de 10.000 anos.
No entanto, os paleontólogos ainda estão confusos com o facto de animais adultos com facas de lâmina fina para caninos aparentemente evitarem quebrá-las com frequência, apesar das forças laterais provavelmente geradas durante a mordida. Um estudo dos fósseis de predadores La Brea descobriu que durante períodos de escassez animal, os gatos com dentes de sabre quebravam os dentes com mais frequência do que em tempos de abundância, talvez devido a estratégias alimentares alteradas.
Os espécimes de presas duplas de La Brea, que foram considerados casos raros de indivíduos com perda tardia do dente de leite, deram a Tseng uma ideia diferente – que tinham um propósito evolutivo.
Para testar sua hipótese, ele usou a teoria do feixe – um tipo de análise de engenharia amplamente empregada para modelar estruturas que vão desde pontes a materiais de construção – para modelar dentes de sabre da vida real. Isto é combinado com a análise de elementos finitos, que utiliza modelos de computador para simular as forças laterais que um dente de sabre poderia suportar antes de quebrar.
"De acordo com a teoria das vigas, quando você dobra uma estrutura em forma de lâmina lateralmente na direção de sua dimensão mais estreita, elas ficam muito mais fracas em comparação com a direção principal de força", disse Tseng. "Interpretações anteriores de como os dentes de sabre podem ter caçado usam isso como uma restrição. Não importa como eles usem os dentes, eles não poderiam tê-los dobrado muito na direção lateral."
Um modelo de elementos finitos de um dente de sabre adulto indicando a tensão de flexão do sabre. Quanto mais quente a cor, maior será a tensão e maior será a probabilidade de ocorrer falha em uma área específica do modelo de dente. O ponto vermelho próximo à ponta é onde a força foi aplicada para medir a tensão de flexão lateral. Crédito:Jack Tseng, UC Berkeley
Ele descobriu que, embora a resistência à flexão do sabre – quanta força ele pode suportar antes de quebrar – permanecesse praticamente a mesma durante todo o seu alongamento, a rigidez do sabre – sua deflexão sob uma determinada força – diminuía com o aumento do comprimento. Em essência, à medida que o dente ficava mais comprido, era mais fácil dobrar, aumentando a chance de quebra.
Ao adicionar um dente de leite de suporte no modelo da teoria da viga, entretanto, a rigidez do sabre permanente acompanhou a resistência à flexão, reduzindo a chance de quebra.
“Durante o período em que o dente permanente está em erupção ao lado do de leite, é na época em que você muda da largura máxima para a largura relativamente mais estreita, quando esse dente fica mais fraco”, disse Tseng. "Quando você adiciona uma largura adicional à equação da teoria do feixe para levar em conta o sabre bebê, a rigidez geral se alinha mais estreitamente com o ideal teórico."
Embora não tenha sido relatado no artigo, ele também imprimiu réplicas de dentes de sabre em resina em 3D e testou sua resistência à flexão e rigidez em uma máquina projetada para medir a resistência à tração. Os resultados destes testes refletiram as conclusões das simulações computacionais. Ele espera imprimir réplicas em 3D de materiais dentários mais realistas para simular com mais precisão a resistência dos dentes reais.
Tseng observou que o mesmo sistema de estabilização canino pode ter evoluído em outros animais com dentes de sabre. Embora nenhum exemplo de presas duplas em outras espécies tenha sido encontrado no registro fóssil, alguns crânios foram encontrados com dentes adultos em outras partes da mandíbula, mas com dentes de leite onde o sabre iria explodir.
“O que vemos são caninos de leite preservados em espécimes com dentição adulta, o que sugere uma retenção prolongada desses caninos de leite enquanto o dente adulto, os sabres, está prestes a explodir ou em erupção”, disse ele.
