Comprender la adaptación ósea de los animales pesados
Las patas de los elefantes soportan mucho peso. Estos herbívoros enormes pueden pesar hasta seis toneladas, por lo que sus huesos necesitan sostener todo ese peso. Al igual que otros vertebrados grandes, han desarrollado adaptaciones morfofuncionales para poder soportar su peso, un fenómeno adaptativo que se define como graviportalidad. «Resulta sorprendente que, a pesar de la supuesta importancia que tienen, los cambios adaptativos asociados a la graviportalidad se hayan estudiado tan poco», señala Alexandra Houssaye, directora de investigación del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia (CNRS, por sus siglas en francés) en el Museo Nacional de Historia Natural de París y coordinadora del proyecto GRAVIBONE. El equipo de investigación del proyecto GRAVIBONE, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, ha estudiado los cambios de las estructuras óseas internas y externas asociadas al peso elevado para saber cómo coevolucionan. «Analizamos los huesos de las extremidades de los vertebrados terrestres modernos más pesados —elefantes, rinocerontes e hipopótamos — y de mamíferos con una masa corporal comparativamente menor, como los bóvidos y los tapires», explica Houssaye. «También analizamos diversos dinosaurios».
Estudiar las grandes bestias del pasado
Aunque en la actualidad existen pocas especies grandes y pesadas, el registro fósil está repleto de ejemplos muy diversos del pasado. El equipo utilizó la morfometría geométrica 3D para analizar en detalle la forma externa de múltiples huesos tras haber reconstruido los modelos 3D en el laboratorio. «Estos modelos 3D se han puesto a disposición de la comunidad científica en repositorios en línea», añade Houssaye. Asimismo, utilizaron la tomografía microcomputada para analizar la estructura ósea interna en los museos de historia natural de Londres y París. A continuación, analizaron en 3D la estructura interna de huesos enteros con un método innovador diseñado en el laboratorio. Mediante el análisis biomecánico de datos de los músculos, el equipo construyó un modelo biomecánico de las extremidades de rinocerontes y analizó las características estructurales en relación con las restricciones mecánicas para caracterizar la correlación entre forma y función de manera clara y detallada.
Corteza engrosada y columnas fuertes
El equipo analizó las adaptaciones externas e internas de los huesos largos de las extremidades de animales gigantes con capacidad de correr, fósiles y actuales, como los rinocerontes. Se demostró que las adaptaciones de los huesos de las extremidades anteriores, especialmente el radio, son más pronunciadas en estas especies. El tapir malayo, que puede superar los 300 kg, muestra un marcado engrosamiento de la corteza compacta en el interior de sus huesos largos, mucho más pronunciado que en el banteng y el bisonte, que pesan el doble, y en los rinocerontes. «Esto sugiere que la estructura ósea interna de esta especie debe adaptarse con mayor precisión para compensar los escasos cambios morfológicos y soportar el peso relativamente elevado de esta especie de tapir», explica Houssaye. Los huesos largos de las formas más pesadas —los elefantes y, en mayor medida, los dinosaurios saurópodos (como el diplodocus o el braquiosaurio)— tienen menos masa y, sorprendentemente, el engrosamiento de la corteza es bastante limitado. Esto sugiere que la disposición columnar de sus extremidades reduce la necesidad de reforzar las estructuras externas e internas de los huesos.
Nuevos diseños de columnas inspirados en la biología
Además de arrojar luz sobre la forma, el movimiento y la postura de taxones extintos como los dinosaurios, los resultados permiten comprender mejor la adaptación ósea en general. «Esto podría mejorar la caracterización de los rasgos adaptativos y la locomoción de la fauna moderna, así como el uso de estas relaciones entre forma y función en el campo de la medicina», señala Houssaye. Asimismo, el equipo de investigadores ha desarrollado proyectos inspirados en la biología y en la paleobiología, tomando ideas de los huesos de animales pesados para construir columnas más resistentes con menos material.
Palabras clave
GRAVIBONE, hueso, elefantes, herbívoros, fósil, corteza, extremidades, estructuras, inspirados en la biología, bestias