Autor: Aldo I. Vassallo

Aldo Iván Vassallo

Análisis estructural del cráneo del tuco tuco de los talas, Ctenomys talarum (Rodentia, Caviomorpha) ante esfuerzos de mordida

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Ctenomys talarum (peso corporal ∼150 g) puede morder con los incisivos con una fuerza mayor de 3 kgf, por lo que estas piezas dentarias soportan un esfuerzo (fuerza de reacción) unas 20 veces mayor que su peso corporal. Las fuerzas de reacción que reciben los dientes al morder son transmitidas al resto del cráneo por los huesos y otros tejidos que lo constituyen. ¿Cómo se comporta estructuralmente el cráneo ante estos esfuerzos? Mediante el análisis de elementos finitos se estimó la tensión en el cráneo de C. talarum ante fuerzas de mordida aplicadas tanto sobre los incisivos superiores, al simular la acción de roer, como sobre el premolar 4 superior, al simular la trituración de alimentos. La mordida con incisivos produjo una tensión elevada en la cavidad glenoidea y en la arcada cigomática, de 47,8 y 17,8 megapascales (MPa), respectivamente. La masticación unilateral (i.e., fuerza aplicada sobre el premolar 4 de un único lado del cráneo) generó valores de tensión relativamente mayores, comparados con los de roedura, entre los que se destacan los incrementos en la barra preorbitaria y en la arcada cigomática, con valores de 27,5 y 31,5 MPa, respectivamente. En ambas simulaciones de mordida, los factores de seguridad (i.e., cociente entre la capacidad máxima de soporte estructural y el esfuerzo real al que se ve sometido el cráneo) fueron elevados, y ningún valor fue inferior a 3. Los valores de tensión disímiles entre regiones equivalentes a derecha e izquierda, alternadamente mayores de uno u otro lado a lo largo del cráneo y durante la masticación unilateral, sugieren la existencia de un esfuerzo de torsión que actúa sobre el eje longitudinal del cráneo.

Structural analysis of the skull of the talas’ tuco tuco, Ctenomys talarum (Rodentia, Caviomorpha) under bite efforts. An incisor bite by a talas’ tuco tuco (Ctenomys talarum, body weight ∼150 g) may reach values over 3 kgf so that the incisor supports an effort (reaction force) about 20 times greater than the body weight of the animal. Reaction forces that teeth locally receive while biting are transmitted to the rest of the skull by the bones and other constitutive tissues. Thus, a question arises about how the skull structurally behaves at facing these mechanical stresses. Finite element analyses were used to estimate stresses in the cranium of C. talarum under biting efforts on either the upper incisors when simulating gnawing, or the upper premolar 4 when simulating grinding foods. Incisor biting produced relatively high stresses in the glenoid cavity and in the zygomatic arch, 47.8 and 17.8 megapascals (MPa), respectively. Unilateral chewing (i.e., force being applied to premolar 4 only on one side of the skull) yielded relatively higher stress values compared to gnawing. Increases in stress at the preorbital bar and the anterior region of the zygomatic arch stand out, with values of 27.5 and 31.5 MPa, respectively. In both biting simulations, safety factors (i.e., the quotient between the maximum structural capacity and the real stress produced by loadings upon the cranium) were high, not observing any value lower than 3. Dissimilar stress values between equivalent left- and right-sided regions, being alternatively higher on one side or the other across the skull and during unilateral chewing, suggest the existence of torsional forces acting along the longitudinal axis of the skull.

Graphical abstract for the article “Análisis estructural del cráneo del tuco tuco de los talas, Ctenomys talarum (Rodentia, Caviomorpha) ante esfuerzos de mordida” (Buezas et al., 2023)

Locomotion in the fastest rodent, the mara Dolichotis patagonum (Caviomorpha; Caviidae; Dolichotinae)

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Although rodents can move fast, they are in general considered non-cursorial mammals, with the notable exception of some species within the suborder Caviomorpha which are convergent with small-sized artiodactyls. The mara, Dolichotis patagonum (average body mass: 8 kg) is a member of the family Caviidae which occupies relatively open habitats in southern South America, and shows remarkable anatomical traits associated to fast locomotion. These include elongated limbs, especially their distal segments, a digitigrade foot posture, and muscles attached near limb joints. However, its locomotor behavior is not yet well understood. Here we focus on the mara’s locomotor kinematics, especially on the gaits performed at different speeds, and provide new data and analyses. By means of high-speed video-recordings, it was observed that maras use lateral walk at low speeds and pace at moderate speeds. By implementing half bound maras reached their maximum speed at 36 km/h, i.e. 14.3 body length/s. It was also confirmed that maras are able to perform pronking, a probable alarm or fitness signal. Kinematic parameters (e.g. duty factor; stride frequency), and comparisons of running speed with other caviomorph and artiodactyl species are also provided.

Locomoción en el roedor más veloz, la mara Dolichotis patagonum (Caviomorpha; Caviidae; Dolichotinae). Aunque relativamente veloces, los roedores en general son considerados mamíferos no cursoriales, con la notable excepción de algunas especies dentro del suborden Caviomorpha, las que son consideradas convergentes con artiodáctilos de pequeño tamaño. La mara Dolichotis patagonum es una especie perteneciente a la Familia Caviidae que se distribuye en hábitats relativamente abiertos de la porción sur de Sudamérica. Las maras presentan una anatomía especialmente adecuada para alcanzar elevadas velocidades de desplazamiento, incluyendo extremidades alargadas (especialmente sus segmentos distales), una postura digitígrada, e inserciones musculares cercanas a las articulaciones de los miembros. En el presente trabajo nos enfocamos en la cinemática de la locomoción de la mara, especialmente en el tipo de paso (en inglés gait) utilizado a diferentes velocidades, aportando nuevos datos y análisis. Mediante el uso de video filmación de alta velocidad se observó que las maras utilizan la caminata lateral a bajas velocidades, mientras que la marcha al paso (a veces denominada ambladura) se utiliza a velocidades moderadas. Mediante el medio salto las maras alcanzaron su velocidad máxima, la cual fue de 36 km/h, i.e. 14.3 longitud corporal/es. Se confirmó también que las maras son capaces de realizar pronking, probablemente una señal de alarma o de fortaleza física. Se calcularon parámetros cinemáticos tales como el factor de carga, la longitud y la frecuencia del paso. La velocidad y los tipos de paso utilizados por las maras fueron comparados con los de otras especies de roedores caviomorfos y de artiodáctilos de pequeño tamaño corporal.

Revisión de libros

Revisión de Forma y función en paleobiología de vertebrados. Sergio F. Vizcaíno, M. Susana Bargo, Guillermo H. Cassini & Néstor Toledo. 2016. Editorial de la Universidad Nacional de La Plata (Edulp), Primera Edición, 267 pp.

Diferenciación geográfica en caracteres de la morfología craneana en el roedor subterráneo Ctenomys australis (Rodentia: Ctenomyidae)

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En este trabajo se evalúa la existencia de diferenciación morfológica asociada a variación geográfica en el roedor subterráneo Ctenomys australis, el cual se distribuye en la primera franja de dunas costeras entre las localidades de Necochea y Punta Alta, provincia de Buenos Aires, Argentina. Utilizando Análisis de Función Discriminante (AFD), se evalúa si la variación geográfica es congruente con un modelo de aislamiento por distancia y se lo compara con el patrón de diferenciación reportado a partir de marcadores moleculares como el ADNmt (supuestamente neutral) y las aloenzimas. Se espera que la variación morfológica a nivel geográfico sea explicada, en gran medida, por los efectos de la deriva, contribuida por tasas de migración bajas y el propio aislamiento entre localidades. Esta predicción general de aislamiento por distancia no descarta la presencia de otras fuentes de variación morfológica, como aquella de origen adaptativo (adaptación local) y la inducida ambientalmente. En principio, se observó un patrón de aislamiento por distancia tanto en las distancias cuadradas de Mahalanobis y las alozímicas, que estuvieron correlacionadas con las distancias geográficas entre localidades. Además, se observó que gran parte de la variación fenotípica, como la variación relacionada a la morfología del cráneo o la variación aloenzimática, podría presentar una asociación con diferentes componentes de adaptación local y/o variación ambientalmente inducida, en forma paralela con la señal de expansión demográfica reciente detectada previamente en el ADNmt. Esto abre la posibilidad a que parte de la variación morfológica se encuentre sujeta a selección y guarde relación con procesos de adaptación local, manteniendo tasas evolutivas relativamente rápidas en comparación al genoma mitocondrial, que retiene una fuerte impronta de la historia demográfica.

Geographic differentiation in skull morphological characters in the subterranean rodent Ctenomys australis (Rodentia: Ctenomyidae). We assess geographical morphological differentiation in the subterranean rodent Ctenomys australis, which is distributed in the first line of coastal sand dunes between the localities of Necochea and Punta Alta, Province of Buenos Aires, Argentina. Using a multivariate Discriminant Function Analysis (DFA), we evaluate geographic variation as congruent with an isolation by distance model and its correspondence with the pattern of differentiation reported for molecular markers like mitochondrial DNA (apparently neutral) and allozymes. Drift in conjunction with both low rates of migration and the isolation among localities are expected to be the main factor to explain an important fraction of the morphological variation at the geographic level. This general prediction of isolation by distance does not rule out the presence of adaptive or environmentally induced morphological variation. First, we observed isolation by distance in both the morphological Mahalanobis distances and the allozyme distances, which were correlated with the geographic distances between localities. A large portion of the phenotypic variation, like variation in skull morphology or the alloenzymatic variation, could be also related with different components of local adaptation and/or environmental induced variation, in a parallel context to the recent signal of demographic expansion previously detected in the mitochondrial DNA. This situation suggests that a portion of morphological variation might be subjected to selection and has a relation with local adaptive processes, resulting in rapid rates of evolution in comparison to the mtDNA genome, which has a strong footprint of demographic history.

Alometría e isometría en varias especies de roedores caviomorfos, con comentarios sobre la estructura del aparato masticatorio del Orden Rodentia

Se analizaron las proporciones del cráneo en varias especies de roedores caviomorfos de diferente tamaño corporal, desde el pequeño coruro hasta el carpincho. Se encontró una alometría positiva en la longitud rostral indicativa de que las especies de mayor tamaño corporal poseen un rostro proporcionalmente más largo, hecho que concuerda con lo observado en otros órdenes de mamíferos. Sin embargo, los brazos de palanca interno y externo de la musculatura abductora masetérica presentan entre sí una relación de isometría, evidenciando una constancia en la forma posiblemente asociada al diseño estructural básico –bauplan– del orden. Otras características del aparato masticatorio, como el ancho de la mandíbula y la altura del cóndilo, presentan una mayor variación, sugiriendo la existencia de diferentes modalidades de masticación, ej. propalinal vs. oblicua. Se discuten la morfología de la arcada cigomática y otros aspectos de la estructura del cráneo en los roedores caviomorfos estudiados, con relación a requerimientos funcionales y a las relaciones de alometría halladas.

Allometry and isometry in several species of caviomorph rodents, with comments on the structure of de trophic apparatus in the Order Rodentia. Skull proportions in several species of caviomorph rodents differing markedly in body size were analyzed. As reported for other mammalian orders, the rostral length showed a positive allometry indicating that bigger species have proportionally longer rostra. On the other hand, in-lever and out-lever arms of masseter muscles showed an isometric relationship, indicating a geometric similarity, possibly associated to the basic structural design –bauplan– of the order. Other attributes of the trophic system, such as the width of the mandible and the height of the mandibular condyle, showed a greater degree of morphological variation suggesting the existence of different chewing modes, i.e. propalinal vs. oblique. The structure of the zygomatic arch in the suborder caviomorpha is interpreted regarding functional requirements, and the allometric relationship here depicted.