UABDivulga - Barcelona recerca i innovació

Investigadors de l’Institut Català de Paleontologia Miquel Crusafont (ICP) i del Laboratori per la Innovació Tecnològica d’Estructures i Materials (LITEM) de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) han modelat la biomecànica de la mossegada de la salamandra gegant de la Xina a partir d’imatges de tomografia computada en tres dimensions de cranis d’aquesta espècie i aplicant una anàlisi per elements finits, un mètode per simular problemes físics i biològics complexos de forma computacional. En aquest cas, aquest mètode és especialment útil per investigar la distribució de forces en l’interior del crani d’animals extints o en animals vius de forma no invasiva. El vídeo amb el model 3D de la mossegada de la salamandra gegant de la Xina està disponible online.
 
La salamandra gegant s’alimenta de crustacis i cucs, però també de peixos, altres amfibis i petits mamífers que espera immòbil fins que es posen al seu abast. Aquesta salamandra sol alimentar-se usant mecanismes de succió, un sistema habitual en els amfibis, però també mossegant de forma directa les seves preses. La captura és especialment òptima quan la presa es troba just davant de l’animal, moment en què la mossega amb la zona anterior del musell. L’estudi revela, però, que aquesta salamandra també pot capturar les seves preses realitzant una mossegada asimètrica, és a dir, fent treballar només un dels costats de la boca. Aquesta és una característica única entre els vertebrats i li permet capturar preses que s’apropen lateralment. Un cop atrapada, desplaça la presa viva cap a la part posterior de la mandíbula, on fa una mossegada més potent que evita que la presa escapi.
 
L’estudi està encapçalat pel coordinador del grup de paleontologia virtual de l’ICP, Josep Fortuny. Gràcies a la modelització elaborada, els investigadors han pogut determinar que la posició en què la presa entra en contacte amb la boca és un punt clau en la biomecànica de la mossegada. “Veiem que hi ha zones més òptimes que d’altres, sent la zona més anterior del musell la més òptima. Possiblement, quan la presa se situa en una posició menys ideal, l’animal ha de fer dues mossegades: una per atrapar-la i l’altra per posar-la en una posició més frontal”, explica Fortuny. Aquest fet possiblement està relacionat amb l’arquitectura del crani d’aquests animals, que no tenen el pont que uneix la maxil·la i els ossos quadrat i escamós com la majoria d’amfibis.
 
 
Figura 1: Model 3D que mostra la distribució de forces en una mossegada unilateral en funció del punt de contacte de la presa. Foto: ICP/LITEM.
 
L’interès dels paleontòlegs en la mossegada d’aquest animal rau en què la salamandra gegant de la Xina pertany al grup més antic d’amfibis conegut, els criptobrànquids, que apareix fa 161 milions d’anys, durant el Juràssic. És el que sovint es mal anomena un "fòssil vivent", un animal que ha canviat relativament poc respecte dels seus ancestres al llarg de l’evolució. De fet, els primers amfibis eren depredadors aquàtics, amb un crani llarg i pla, semblant al d’aquesta espècie, de manera que la caracterització de la seva mossegada pot ajudar a entendre com s’alimentaven els seus antecessors.

Al LITEM s’ha fet la part més tècnica de l’estudi, transformant les imatges tomogràfiques en un model CAD i elaborant un model d’elements finits que permeti veure com es distribueixen les forces musculars. “Hem utilitzat mètodes habituals en el camp de l’enginyeria mecànica per estudiar i calcular el comportament d’estructures tals com edificis, xassís de cotxes, avions, etc. i els hem aplicat als vertebrats, que es diferencien bàsicament per tenir una geometria molt més complexa i ser d’os en lloc d’acer o formigó. D’aquesta manera hem pogut saber quin és el comportament mecànic del crani de la salamandra quan realitza una mossegada i, a partir d’aquests resultats, extreure les conclusions biològiques que es publiquen en l’estudi”, comenta Jordi Marcé-Nogué.

Figura 2: Un dels investigadors que han participat a l’estudi amb un exemplar viu. Foto: Egon Heiss.
 
 
Un gegant en perill d’extinció
La salamandra gegant de la Xina pot arribar a fer gairebé dos metres de llarg i viu exclusivament en ambients aquàtics. La seva distribució està restringida a la Xina, on viu en boscos d’altitud mitjana solcats per rierols o llacs. Disposa de pulmons malgrat que la captació principal d’oxigen la fa a través de la pell, de color marró, negre o verdós i sovint amb taques disperses irregularment a la seva superfície. És d’hàbits generalment nocturns, malgrat que durant l’època reproductiva també caça durant el dia.
 
És una espècie inclosa en la llista vermella de la Unió Internacional per a la Conservació de la Natura (IUCN) i en perill crític d’extinció a causa de la caça indiscriminada per al consum humà i per la degradació del seu hàbitat.
 
 
Figura superior esquerra: La salamandra gegant de la Xina (Andrias davidianus) és l'amfibi viu més gran del món. Foto: Egon Heiss.