Tot mossegant Spielberg

Una de les imatges més conegudes de la pel·lícula Juràssic Park  és la d'un Tyrannosaurus rex atacant als protagonistes que estan a dins el cotxe aterrats. Sabem, però,  si podia un Tyrannosaurus rex mossegar tant fort com per esclafar un cotxe amb les dents?. Quan Spielberg va fer l’adaptació cinematogràfica de Jurassic Park, la comunitat científica no tenia resolta definitivament aquesta pregunta. Ara, seguint l'estela de les primeres resposates que va donar  la investigadora Emily J. Rayfield,  ja sabem com mossegaven gràcies a mètodes de biomecànica computacional. Sabem, fins i tot, quan potent era la força dels maxilars  d'aquests animals. L'investigador Jordi Marcé-Nogué, del grup de recerca LITEM al Campus de la UPC a Terrassa, aporta més respostes amb les seves investigacions sobre la mossegada dels reptils extingits. Llegiu l'entrada completa

| Jordi Marcé-Nogué
L'investigador Jordi Marcé-Nogué treballant amb mètodes de biomecànica computacional
L'investigador Jordi Marcé-Nogué treballant amb mètodes de biomecànica computacional | Jordi Marcé-Nogué

L’any 1993 la paleontologia es va veure revolucionada per la superproducció de Hollywood Jurassic Park.  En aquest film, Steven Spielberg va posar en imatges la novel·la homònima de Michael Crichton. A pesar de convèncer al públic i arrasar a la taquilla (és la desena pel·lícula amb més guanys de la història), el guió tenia defectes científics importants. Des d’errors en la base contextual biotecnològica de la manipulació genètica de l’ADN, errors semàntics —la majoria dels dinosaures que apareixen al film no van existir al període Juràssic sinó en el període Cretaci—, fins a qüestions merament biològiques com la resistència mecànica de la mandíbula del Tyrannosaurus rex. Una de les imatges més conegudes de la pel·lícula és la d’aquest dinosaure atacant als protagonistes que estan a dins el cotxe aterrats. Però, sabem si podia un Tyrannosaurus rex mossegar tant fort com per esclafar un cotxe amb les dents?

Quan Spielberg va fer l’adaptació cinematogràfica de Jurassic Park, la comunitat científica no tenia resolta definitivament aquesta pregunta tot i que ja s’havien fet estudis sobre estimacions de les forces màximes que podia fer. No va ser fins l’any 2003 que la Dra. Emily J. Rayfield va publicar a la prestigiosa revista Proceedings of the Royal Society l’article “Cranial mechanics and feeding in Tyrannosaurus rex” en el què utilitzava un anàlisi per Elements Finits (FEA) per demostrar que, tot i tenir la mossegada més poderosa de qualsevol animal que hagi caminat alguna vegada la Terra, la força màxima que podia ser capaç de fer al mossegar només servia per esquinçar la presa d’una forma similar a la que usen alguns cocodrils actuals..

Actualment la utilització de mètodes de la biomecànica computacional – com el FEA o altres- en el camp de la paleobiologia, és una realitat que ja utilitzen molts científics per estudiar el comportament d’animals actuals i extingits. Siguin amfibis, rèptils, ocells, mamífers o homínids, l’enginyeria també pot aportar innovacions importants a ciències tan diametralment diferents com la biologia creant models virtuals que permetin saber si un animal ens pot destrossar el cotxe o només ratllar-nos la carrosseria. O bé respondre preguntes científiques molt més específiques sobre perquè unes espècies han sobreviscut fins ara i d’altres en canvi, s’han extingit i només les podem trobar fossilitzades. Des de l’any 2010, el grup de recerca Laboratori per a la Innovació Tecnològica de les Estructures i els Materials (LITEM) i l’Institut Català de Paleontologia (ICP) treballem conjuntament per respondre aquestes i d’altres preguntes que es planteja la paleontologia i que l’enginyeria ajuda a respondre.

Aquesta col·laboració ha permès utilitzar tècniques de la mecànica computacional per conèixer la capacitat mecànica de l’estructura d’aquests animals. El treball realitzat per els investigadors del LITEM s’ha basat en generar els models d’elements finits per cada un dels cranis proposats i estudiar el camp de tensions i desplaçaments per poder trobar una metodologia per poder comparar-los entre ells. Des del punt de vista matemàtic, l’Anàlisi per Elements Finits (FEA) és un mètode de càlcul numèric per a l'aproximació de solucions d'equacions diferencials parcials molt utilitzat en diversos problemes d'enginyeria i física. El FEA està pensat per ser usat en ordinadors i permet resoldre equacions diferencials associades a un problema físic sobre geometries tan complicades com les estructures òssies de qualsevol vertebrat. Tot i que per la generació dels models geomètrics s’han d’utilitzar tècniques de reconstrucció aplicades a imatges a partir de escàners realitzats mitjançant tomografies computeritzades.

Els primers treballs publicats han aportat resultats sobre com s’alimentaven els primers tetràpodes, els primers vertebrats que van adquirir membres i dits, i en concret sobre els capitosaures, que es va demostrar que eren depredadors amb unes capacitats masticatòries similars a les d’alguns cocodrils actuals. Mentre que alguns amfibis actuals, com la majoria de salamandres aquàtiques, realitzen una potent succió per capturar el seu aliment, els capitosaures adults mossegaven directament les seves preses sense cap tipus de succió tot i ser els avantpassats d’aquestes salamandres. (“Temnospondyli bite club: Ecomorphological patterns of the most diverse group of early tetrapods.”, al Journal of Evolutionary Biology l’any 2011 o “Skull  Mechanics and the Evolutionary Patterns of the Otic Notch Closure in Capitosaurs (Amphibia: Temnospondyli)” a The Anatomical Record l’any 2012).

Una col.laboració inèdita a la península
Jordi Marcé-Nogué
Jordi Marcé-Nogué | UPC

El fet de que la utilització de mètodes computacionals en el camp de la paleobiologia sigui una ciència encara molt verge (la col·laboració entre LITEM i ICP és única a la península i de les poques d’Europa) fa que metodològicament encara s’hagin de definir molts aspectes. Actualment, part dels esforços es centren en millorar les metodologies comparatives, que són aquelles que ens permeten comparar dues mateixes estructures òssies però de diferents espècies i poder-ne extreure conclusions biològiques. En aquest sentit, l’any passat es va publicar l’article “Quasi-homothetic transformation for comparing the mechanical performance of planar models in biological research” a la revista Palaeontologia Electronica  en el que es van desenvolupar noves equacions, basades en la formulació de la mecànica del medi continu, per poder comparar quatre mandíbules de quatre bòvids actuals diferents. Un altre dels avenços en el que s’està treballant és la innovadora utilització de indicadors de l’estadística descriptiva per a la interpretació dels resultats d’una simulació computacional en la que s’ha utilitzat FEA. D’aquesta forma, finalment, aconseguir una metodologia sòlida per poder comparar diferents espècies entre elles, poder establir connexions amb els fòssils de les espècies extingides i poder respondre perquè unes espècies han sobreviscut fins ara i d’altres s’han extingit.

Per saber més

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1420-9101.2011.02338.x/abstract

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ar.22486/abstract

http://palaeo-electronica.org/content/2013/468-quasihomothetic-transformation

Data de publicació: 
12/05/2014

Afegeix un nou comentari