Mordiendo a Spielberg

Una de las imágenes más conocidas de la película Jurassic Park es la de un Tyrannosaurus rex atacando a los protagonistas que están dentro de un coche, aterrorizados. ¿Sabemos, sin embargo, si podía un Tyrannosaurus rex morder tan fuerte como para aplastar un coche con los dientes?. Cuando Spielberg hizo la adaptación cinematográfica de Jurassic Park, la comunidad científica no tenía resuelta definitivamente esta pregunta. Ahora, siguiendo la estela de las primeras respuestas que dio la investigadora Emily J. Rayfield, ya sabemos como mordían gracias a métodos de biomecánica computacional. Sabemos, incluso, como de potente era la fuerza de los maxilares de estos animales. El investigador Jordi Marcé-Nogué, del grupo de investigación LITEM el Campus de la UPC en Terrassa, aporta más respuestas con sus investigaciones sobre la mordedura de los reptiles extiguidos. Leed la 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

En 1993 la paleontología se revolucionó gracias a  la superproducción de Hollywood Jurassic Park . En este film , Steven Spielberg puso en imágenes la novela homónima de Michael Crichton . A pesar de convencer al público y arrasar en taquilla ( es la décima película con más ganancias de la historia ) , el guión tenía defectos científicos importantes . Desde errores en la base contextual biotecnológica de la manipulación genética del ADN , errores semánticos -la mayoría de los dinosaurios que aparecen en el film no existieron al período Jurásico sino en el período Cretáceo - , hasta cuestiones meramente biológicas como la resistencia mecánica de la mandíbula del Tyrannosaurus rex . Una de las imágenes más conocidas de la película es la de este dinosaurio atacando a los protagonistas que están dentro el coche, aterrorizados . Pero ¿sabemos si podía un Tyrannosaurus rex morder tan fuerte como para aplastar un coche con los dientes ?

Cuando Spielberg hizo la adaptación cinematográfica de Jurassic Park , la comunidad científica no tenía resuelta definitivamente esta pregunta aunque ya se habían hecho estudios sobre estimaciones de las fuerzas máximas que podía hacer . No fue hasta el año 2003 que la Dra. . Emily J. Rayfield publicó en la prestigiosa revista Proceedings of the Royal Society el artículo " Craneal mechanics and feeding in Tyrannosaurus rex " en el que utilizaba un análisis por elementos finitos ( FEA ) para demostrar que , a pesar de tener el mordisco más poderoso de cualquier animal que haya caminado alguna vez la Tierra , la fuerza máxima que podía ser capaz de hacer al morder sólo servía para rasgar la toma de una forma similar a la que usan algunos cocodrilos actuales.

Actualmente la utilización de métodos de la biomecánica computacional - como el FEA u otros -en el campo de la paleobiología , es una realidad que ya utilizan muchos científicos para estudiar el comportamiento de animales actuales y extintos . Sean anfibios , reptiles , aves , mamíferos o homínidos , la ingeniería también puede aportar innovaciones importantes en ciencias tan diametralmente diferentes como la biología, creando modelos virtuales que permiten saber si un animal puede destrozar el coche o sólo rayar hacernos la carrocería . O bien responder preguntas científicas mucho más específicas sobre qué unas especies han sobrevivido hasta ahora y otros en cambio , se han extinguido y sólo las podemos encontrar fosilizados . Desde el año 2010, el grupo de investigación Laboratorio para la Innovación Tecnológica de las Estructuras y los Materiales ( LITEM ) y el Instituto Catalán de Paleontología ( ICP ) trabajamos conjuntamente para responder a éstas y otras preguntas que se plantea la paleontología y que la ingeniería ayuda a responder.

Esta colaboración ha permitido utilizar técnicas de la mecánica computacional para conocer la capacidad mecánica de la estructura de estos animales . El trabajo realizado por los investigadores del LITEM se ha basado en generar los modelos de elementos finitos para cada uno de los cráneos propuestos y estudiar el campo de tensiones y desplazamientos para poder encontrar una metodología para poder compararlos entre ellos . Desde el punto de vista matemático , el Análisis por Elementos Finitos ( FEA ) es un método de cálculo numérico para la aproximación de soluciones de ecuaciones diferenciales parciales muy utilizado en diversos problemas de ingeniería y física. El FEA está pensado para ser usado en ordenadores y permite resolver ecuaciones diferenciales asociadas a un problema físico sobre geometrías tan complicadas como las estructuras óseas de cualquier vertebrado . Aunque para la generación de los modelos geométricos se utilizarán técnicas de reconstrucción aplicadas a imágenes a partir de escáneres realizados mediante tomografías computerizadas .

Los primeros trabajos publicados han aportado resultados sobre cómo se alimentaban los primeros tetrápodos , los primeros vertebrados que adquirieron miembros y dedos , y en concreto sobre los capitosaures , que se demostró que eran depredadores con unas capacidades masticatorias similares a las de algunos cocodrilos actuales . Mientras que algunos anfibios actuales , como la mayoría de salamandras acuáticas , realizan una potente succión para capturar su alimento, los capitosaures adultos mordían directamente sus presas sin ningún tipo de succión a pesar de ser los antepasados ​​de estas salamandras . ( " Temnospondyli bite club: Ecomorphological patterns of the most diverse group of early tetrápodos . " , En Journal of Evolutionary Biology en 2011 o " Skull Mechanics and the Evolutionary Patterns of the Otic Notch Closure in Capitosaurs ( Amphibia : Temnospondyli ) " a The Anatomical Record en 2012 ) .

Una colaboración inédita en la península
Jordi Marcé-Nogué
Jordi Marcé-Nogué | UPC

El hecho de que la utilización de métodos computacionales en el campo de la paleobiología sea una ciencia aún muy virgen ( la colaboración entre LITEM e ICP es única en la península y de las pocas de Europa) hace que metodológicamente tengamos que definir muchos aspectos . Actualmente , parte de los esfuerzos se centran en mejorar las metodologías comparativas , que son aquellas que nos permiten comparar dos mismas estructuras óseas pero de diferentes especies y poder extraer conclusiones biológicas . En este sentido, el año pasado se publicó el artículo " Quasi - homothetic transformation for comparing the mechanical performance of planar modelos in biological research " en la revista Palaeontologia Electronica en el que se desarrollaron nuevas ecuaciones , basadas en la formulación de la mecánica del medio continuo , para poder comparar cuatro mandíbulas de cuatro bóvidos actuales diferentes . Otro de los avances en el que se está trabajando es la innovadora utilización de indicadores de la estadística descriptiva para la interpretación de los resultados de una simulación computacional en la que se ha utilizado FEA . De esta forma , finalmente, conseguiremos una metodología sólida para poder comparar diferentes especies entre ellas, poder establecer conexiones con los fósiles de las especies extinguidas y poder responder porque unas especies han sobrevivido hasta ahora y otras se han extinguido .

Para saber más

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

Fecha de mensaje: 
12/05/2014

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