Investigadores del Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP) y del Laboratorio para la Innovación Tecnológica de Estructuras y Materiales (LITEM) de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) han modelado la biomecánica de la mordedura de la salamandra gigante de la China a partir de imágenes de tomografía computarizada en tres dimensiones de cráneos de esta especie y aplicando un análisis por elementos finitos, un método para simular problemas físicos y biológicos complejos de forma computacional. En este caso, este método es especialmente útil para investigar la distribución de fuerzas en el interior del cráneo de animales extintos o en actuales.
La salamandra gigante se alimenta de crustáceos y gusanos, pero también de peces, otros anfibios y pequeños mamíferos que espera inmóvil hasta que se ponen a su alcance. Esta salamandra suele alimentarse usando mecanismos de succión, un sistema habitual en los anfibios, pero también mordiendo de forma directa a sus presas des de una posición frontal. El estudio revela, sin embargo, que esta salamandra también puede capturar sus presas realizando una mordedura asimétrica, es decir, haciendo trabajar sólo uno de los lados de la boca. Esta es una característica única entre los vertebrados y le permite capturar presas que se acercan lateralmente. Una vez atrapada, desplaza la presa viva hacia la parte posterior de la mandíbula donde hace un mordisco más potente que evita que la presa escape.
El estudio está encabezado por el coordinador del grupo de paleontología virtual del ICP, Josep Fortuny. Gracias a la modelización elaborada, los investigadores han podido determinar que la posición en que la presa entra en contacto con la boca es un punto clave en la biomecánica de la mordedura. "Vemos que hay zonas más óptimas que otras, siendo la zona ideal la más anterior del morro. Posiblemente, cuando la presa se sitúa en una posición menos óptima, el animal tiene que morder dos veces: una para atraparla y la otra para ponerla en una posición más frontal", explica Fortuny. Este hecho posiblemente está relacionado con la arquitectura del cráneo de estos animales, que carecen del puente que une el maxilar y los huesos cuadrado y escamoso típico de la mayoría de anfibios.
El interés de los paleontólogos en la mordedura de este animal está en que la salamandra gigante de China pertenece al grupo más antiguo de anfibios conocido, los criptobránquidos, que aparece hace 161 millones de años, durante el Jurásico. Es lo que a menudo se mal llama un "fósil viviente", un animal que ha cambiado relativamente poco respecto de sus ancestros a lo largo de la evolución. De hecho, los primeros anfibios eran depredadores acuáticos, con un cráneo largo y plano, parecido al de esta especie, por lo que la caracterización de su mordedura puede ayudar a entender cómo se alimentaban sus ancestros.
En el LITEM se ha hecho la parte más técnica del estudio, transformando las imágenes tomográficas en un modelo CAD y elaborando un modelo de elementos finitos que permita ver cómo se distribuyen las fuerzas musculares. "Hemos utilizado métodos del campo de la ingeniería mecánica para que habitualmente sirven para estudiar y calcular el comportamiento de estructuras tales como edificios, chasis de coches, aviones, etc. pero aplicados a vertebrados, que se diferencian básicamente por tener una geometría mucho más compleja y por ser de hueso en lugar de acero u hormigón. De esta manera hemos podido saber cuál es el comportamiento mecánico del cráneo de la salamandra cuando muerde y, a partir de estos resultados, extraer las conclusiones biológicas que se publican en el estudio ", comenta Jordi Marcé-Nogué, investigador de la UPC que ha participado en el estudio.
La salamandra gigante de China puede llegar medir casi dos metros de largo y vive exclusivamente en ambientes acuáticos. Su distribución está restringida a China, donde vive en bosques de altitud media surcados por arroyos o lagos. Dispone de pulmones aunque la captación principal de oxígeno la lleva a cabo a través de la piel, de color marrón, negro o verdoso y a menudo con manchas dispersas irregularmente en su superficie. Es de hábitos generalmente nocturnos, a pesar de que durante la época reproductiva también caza durante el día. Es una especie incluida en la lista roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN) y en peligro crítico de extinción debido a la caza indiscriminada para el consumo humano y la degradación de su hábitat natural.
+ info: Fortuny J, Marcé-Nogué J, Heiss E, Sanchez M, Gil L, Galobart À (2015) 3D Bite Modeling and Feeding Mechanics of the Largest Living Amphibian, the Chinese Giant Salamander Andrias davidianus (Amphibia:Urodela). PLoS ONE 10(4): e0121885. doi:10.1371/journal.pone.0121885
La salamandra gigante se alimenta de crustáceos y gusanos, pero también de peces, otros anfibios y pequeños mamíferos que espera inmóvil hasta que se ponen a su alcance. Esta salamandra suele alimentarse usando mecanismos de succión, un sistema habitual en los anfibios, pero también mordiendo de forma directa a sus presas des de una posición frontal. El estudio revela, sin embargo, que esta salamandra también puede capturar sus presas realizando una mordedura asimétrica, es decir, haciendo trabajar sólo uno de los lados de la boca. Esta es una característica única entre los vertebrados y le permite capturar presas que se acercan lateralmente. Una vez atrapada, desplaza la presa viva hacia la parte posterior de la mandíbula donde hace un mordisco más potente que evita que la presa escape.
El estudio está encabezado por el coordinador del grupo de paleontología virtual del ICP, Josep Fortuny. Gracias a la modelización elaborada, los investigadores han podido determinar que la posición en que la presa entra en contacto con la boca es un punto clave en la biomecánica de la mordedura. "Vemos que hay zonas más óptimas que otras, siendo la zona ideal la más anterior del morro. Posiblemente, cuando la presa se sitúa en una posición menos óptima, el animal tiene que morder dos veces: una para atraparla y la otra para ponerla en una posición más frontal", explica Fortuny. Este hecho posiblemente está relacionado con la arquitectura del cráneo de estos animales, que carecen del puente que une el maxilar y los huesos cuadrado y escamoso típico de la mayoría de anfibios.
El interés de los paleontólogos en la mordedura de este animal está en que la salamandra gigante de China pertenece al grupo más antiguo de anfibios conocido, los criptobránquidos, que aparece hace 161 millones de años, durante el Jurásico. Es lo que a menudo se mal llama un "fósil viviente", un animal que ha cambiado relativamente poco respecto de sus ancestros a lo largo de la evolución. De hecho, los primeros anfibios eran depredadores acuáticos, con un cráneo largo y plano, parecido al de esta especie, por lo que la caracterización de su mordedura puede ayudar a entender cómo se alimentaban sus ancestros.
En el LITEM se ha hecho la parte más técnica del estudio, transformando las imágenes tomográficas en un modelo CAD y elaborando un modelo de elementos finitos que permita ver cómo se distribuyen las fuerzas musculares. "Hemos utilizado métodos del campo de la ingeniería mecánica para que habitualmente sirven para estudiar y calcular el comportamiento de estructuras tales como edificios, chasis de coches, aviones, etc. pero aplicados a vertebrados, que se diferencian básicamente por tener una geometría mucho más compleja y por ser de hueso en lugar de acero u hormigón. De esta manera hemos podido saber cuál es el comportamiento mecánico del cráneo de la salamandra cuando muerde y, a partir de estos resultados, extraer las conclusiones biológicas que se publican en el estudio ", comenta Jordi Marcé-Nogué, investigador de la UPC que ha participado en el estudio.
La salamandra gigante de China puede llegar medir casi dos metros de largo y vive exclusivamente en ambientes acuáticos. Su distribución está restringida a China, donde vive en bosques de altitud media surcados por arroyos o lagos. Dispone de pulmones aunque la captación principal de oxígeno la lleva a cabo a través de la piel, de color marrón, negro o verdoso y a menudo con manchas dispersas irregularmente en su superficie. Es de hábitos generalmente nocturnos, a pesar de que durante la época reproductiva también caza durante el día. Es una especie incluida en la lista roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza (IUCN) y en peligro crítico de extinción debido a la caza indiscriminada para el consumo humano y la degradación de su hábitat natural.
+ info: Fortuny J, Marcé-Nogué J, Heiss E, Sanchez M, Gil L, Galobart À (2015) 3D Bite Modeling and Feeding Mechanics of the Largest Living Amphibian, the Chinese Giant Salamander Andrias davidianus (Amphibia:Urodela). PLoS ONE 10(4): e0121885. doi:10.1371/journal.pone.0121885
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