Un gran mamífero carnívoro de finales del Cretácico y el origen norteamericano de los marsupiales
Especímenes fósiles y su edad y contexto geológicos
Los cuatro especímenes de D. vorax en este estudio se curaron en tres repositorios: la Colección de Fósiles del Estado del Servicio Geológico de Dakota del Norte en el Museo Estatal del Centro del Patrimonio de Dakota del Norte en Bismarck, Dakota del Norte, Estados Unidos (NDGS); Museo de Historia Natural de Sierra College, Rocklin, California, Estados Unidos (SCNHM); y Museo Burke de Historia Natural y Cultura de la Universidad de Washington, Seattle, Washington, EE.UU. (UWBM). Los especímenes más completos, NDGS 431 y UWBM 94084, constituyen la base principal para la descripción de la morfología del cráneo (Nota Complementaria 1) y la reconstrucción (Fig. 2) de D. vorax con detalles anatómicos complementarios incorporados de UWBM 94500 y SCNHM VMMa 20.
NDGS 431 (Figuras Suplementarias 1 y 2) es un cráneo parcial con partes del cigoma, maxilar, paladar y P3–M4 izquierdo. También se conservan el cráneo, el basicranio y los petrosales, aunque algunos aspectos se trituran (Figs 7-9 suplementarias). Los canales semicirculares del oído interno están completos solo en el lado derecho, según lo revelado por la tomografía computarizada (TC) (Suplemento Fig. 10). Se encuentran en estrecha asociación con el cráneo parcial, y aquí se consideran parte del mismo individuo, premaxilares derecho e izquierdo fragmentarios (sin incisivos), ambos caninos, P1–P3 derecho, P1 y P2 izquierdo, y la bulla timpánica derecha y el proceso mastoideo. El P3 y el M4 están completamente erupcionados, pero tienen un desgaste dental mínimo, lo que lleva a la interpretación de que el NDGS 431 representa a un individuo adulto joven (Nota complementaria 1). Un equipo del NDGS excavó el NDGS 431 en 2007 en el tercio superior de la Formación Hell Creek en la localidad 27 del NDGS, a 3,54 km al noreste de Marmarth en el condado de Slope, al suroeste de Dakota del Norte. El espécimen se encontró in situ dentro de una unidad de arenisca de grano fino, limosa estratificada cruzada de color amarillo, de unos 75 cm de espesor y discontinua, pellizcada lateralmente en una unidad de mudstone. Este depósito de desfase de canal está a 2 m por encima de la base de una exposición orientada al norte de una pequeña colina en medio de un pasto, y está cubierto y cubierto por piedra de barro gris, erosionada por palomitas de maíz. Se encontró un conjunto típico de microfósiles de vertebrados del Cretácico (de la Era de los Mamíferos terrestres de Lancian NA), incluidos dientes de dinosaurio, cuando flotaban en la superficie y se encontraron fósiles de hojas in situ.
UWBM 94084 (Figuras Suplementarias 3 y 4) es un rostro incompleto con premaxilares emparejados y partes anteriores de los maxilares y nasales. Se conservan el I1 y los caninos izquierdo y derecho, el P1–P3 izquierdo y el P1-2 derecho. El tamaño relativamente grande del espécimen y el desgaste plano de los premolares sugieren que el individuo era un adulto completamente adulto. Un equipo del Centro de Recursos de Dinosaurios de las Montañas Rocosas encontró UWBM 94084 en 2002 durante la excavación de un esqueleto de hadrosáurido en la localidad de Wayne X Triceratops (localidad de UWBM C1526), a 17,24 km al suroeste de Rhame en el Condado de Bowman, al suroeste de Dakota del Norte. Se encuentra en la parte superior de la Formación Hell Creek en una unidad de piedra arenisca de grano fino a grano medio con concreciones de piedra de hierro hematitica y limonítica, y representa un depósito de desfase de canal.
SCNHM VMMa 20 (Figuras suplementarias 5a–d y 6a–d) es un fragmento de un yugal y maxilar anterior izquierdo que incluye un P1, P2–M2 asociado y alvéolos para M3 y M4. El desgaste dental es menor, lo que sugiere que la muestra representa a un individuo adulto joven. Un equipo del Museo de Historia Natural de Sierra College recuperó el SCNHM VMMa 20 en 2002 en el área de Bug Creek, Condado McCone, noreste de Montana. El espécimen se encontró flotando, pero la estratigrafía local sugiere que era de la formación Hell Creek más alta.
UWBM 94500 (Figuras suplementarias 5e-h y 6e-h) es un fragmento de yugal y maxilar anterior izquierdo con parte del proceso palatino, el P3–M2 y los alvéolos para M3–M4. El desgaste dental y el tamaño de la muestra indican que era de un individuo adulto completamente crecido, similar en tamaño al individuo representado por UWBM 94084. Un equipo de la Universidad de Washington excavó el UWBM 94500 en 2012 en la Formación superior Hell Creek en la localidad de Segundo Nivel (localidad UWBM C1692 = Localidad V87101 del Museo de Paleontología de la Universidad de California) en el área de McGuire Creek, Condado McCone, noreste de Montana. El horizonte productivo es de gris oscuro a marrón, estratificado cruzado, arenisca de grano fino que representa un depósito de desfase de canal del Paleoceno 1 19 m por debajo del carbón MCZ con los últimos fósiles del Cretácico reelaborados, incluidos dientes de dinosaurio y, en su mayoría, UWBM 94500 (ref. 45).
Escaneo y procesamiento de micro-TC
La parte principal del NDGS 431 se escaneó en la Universidad Estatal de Pensilvania. La resolución de cada corte de TC fue de 1.024 × 1.024 píxeles, el espaciado entre píxeles fue de 0,0672, mm y el espaciado entre ángulos fue de 0,0673, mm. Las partes asociadas del NDGS 431 se escanearon en el Laboratorio Santana de la Universidad de Washington (UW). La resolución de cada corte de TC fue de 1,024 × 1,304 píxeles y el tamaño de píxel fue de 0.0296, mm. El UWBM 94084 fue escaneado en las Instalaciones de SANTA de la Escuela de Medicina de UW. La resolución de cada corte CT fue de 668 × 1.968 píxeles, y el tamaño del píxel fue de 0,0344, mm. El UWBM 94500 y el SCNHM VMMa 20 se escanearon en las instalaciones de MICRO-TC de la Universidad de Duke a una resolución de 0,0205 mm. Las imágenes de TC de Didelphodon se compararon con las de los didelfidos existentes D. virginiana y Chironectes minimus que se escanearon en las Instalaciones de TC de la Universidad de Texas en Austin (www.digimorph.org/specimens
Se ensambló un modelo compuesto del cráneo en Geomagic Studio 2014.1.0 (3D Systems, Rock Hill, Carolina del Sur, EE.UU.). El aislamiento digital de los petrosales, la segmentación del laberinto óseo y las mediciones de endocasts digitales segmentados se realizaron en Avizo 7.0 (Imágenes de VSG) siguiendo métodos previamente utilizados46,47,48. Los planos ortogonales a través del cráneo se definieron siguiendo métodos modificados de Rodgers49. Se utilizaron puntos a lo largo de las suturas mediales en la mitad posterior del cráneo para definir el plano sagital vertical (XZ). Se utilizó una línea de Ried modificada desde el centro del borde ventral del foramen infraorbital hasta el centro del borde dorsal del meato auditivo externo para definir el plano horizontal (frontal) (XY). Normalmente, se utiliza el borde inferior de la órbita, pero ninguna órbita se conserva en el espécimen. El borde ventral del foramen infraorbital se conserva solo en el lado izquierdo del cráneo, pero los bordes dorsales de ambas carnes auditivas externas están presentes. El plano axial (YZ) cruza los centros de los bordes dorsales de la carne auditiva externa y es perpendicular a los planos sagital y horizontal.
Análisis filogenético
Se utilizó una matriz de datos de 164 caracteres (67 dentales, 86 craneales y 11 mandibulares) que se puntuaron para 48 taxones (13 de grupos externos, 10 deltateroidanos y 25 marsupialiformes). La matriz de datos se derivó principalmente de Rougier et al.2,10,50 pero con modificaciones y adiciones de otros estudios anteriores9, 11,51, 52 y de este estudio. Sobre la base del nuevo material craneodental, actualizamos las puntuaciones de Didelphodon para 41 caracteres en la matriz; 34 eran desconocidos previamente (?) y siete se conocían, pero se revisaron con nueva información. Didelphodon es ahora el marsupialiforme del Cretácico más conocido en el conjunto de datos (88% de los caracteres anotados versus 72% en Bi et al.9). A esta matriz de datos, también se agregaron dos marsupialiformes del Cenozoico NA (Herpetotherium y Mimoperadectes informados por Peradectes) que habían sido incluidos previamente en otras matrices de datos11,20, pero no en las matrices de Rougier et al.2,10,50 o sus derivativos9, 52. Las puntuaciones de Herpetotherium y Mimoperadectes-Peradectes se basaron en gran medida en estudios anteriores11,20 y en nuestras propias observaciones. Algunas puntuaciones para Pucadelphys, Mayulestes ,el ‘cráneo de Gurlin Tsav’ y Andinodelphys fueron modificadas de Rougier et al.10 sobre la base de Horovitz et al.11 y nuestras propias observaciones. Se utilizó el Apéndice B de Horovitz y Sánchez-Villagra53 para la correspondencia de caracteres entre estudios. La lista de caracteres y las puntuaciones de Didelphodon se encuentran en la Nota complementaria 2. Se sometió nuestra matriz de datos (Datos Complementarios 1)a una búsqueda de nueva tecnología en TNT (versión 1.1) 54, utilizando las estrategias sectoriales, de trinquete, de deriva y de fusión de árboles con 500 árboles de longitud mínima 55,56 y designando 11 de los caracteres multiestatales como aditivos.
Probando topologías de árbol alternativas
Para probar si la topología de nuestro árbol de consenso estricto es robusta, la comparamos con dos topologías alternativas. Los análisis previos han colocado generalmente a los marsupialiformes del tallo del Cretácico NA como un grupo de marsupialiformes divergentes tempranos o como un grado distante del grupo de la corona, y los marsupialiformes del tallo SA se han colocado como taxón hermano de Marsupialia2, 9,10,50, 52 o de Herpetotheriidae+Marsupialia11, 20. Para comparar estas alternativas con nuestro árbol de consenso estricto, realizamos pruebas de Templeton en TNT (Nota suplementaria 4).
Constriñendo el momento del origen de Marsupialia
Marsupialia es un clado coronario formado por el ancestro común más reciente de los metaterios existentes, además de todos sus descendentes2. De acuerdo con nuestro análisis filogenético, Mimoperadectes–Peradectes y Herpetotherium se incluyen junto con marsupiales existentes (Dromiciops, Didelphis y Marmosa) en Marsupialia. El origen de los marsupiales del grupo corona está limitado por la edad de los fósiles más antiguos atribuidos a Marsupialia: la especie más antigua conocida de Peradectes (por ejemplo, P. menores) son del Paleoceno inferior (Puercan medio, ca. 65,1 años atrás) 32, mientras que las especies más antiguas conocidas de Herpetotherium (por ejemplo, H. comstocki) son del Eoceno más temprano (Wasatchiano temprano, ca. Hace 55 años). Debido a que Herpetotherium es un miembro de la Herpetotheriidae6,57 monofilética, podemos extender aún más su linaje hasta al menos el miembro más antiguo de este clado. Williamson y Lofgren58 ubicaron a Golerdelphys stocki, que es conocido por cuatro molares aislados, en Herpetotheriidae. Estos especímenes son de la Formación Goler de la edad Tiffaniana media en California (Paleoceno medio, ca. Hace 60 años). Además, Case et al.12 propuso el maastrichtiense tardío (Lanciano) Nortedelphys como herpetotérido, pero los análisis filogenéticos no han apoyado esta aseveración6,57. El centrocrista molar superior en forma de V compartido por Nortedelphys y herpetoterios parece haber evolucionado convergentemente en estos taxónes57. En análisis filogenéticos recientes de Williamson et al.6,57, el Campaniano tardío (Judithian, ca. 79-74 años atrás) taxón Ectocentrocristus foxi cae entre los herpetoterios. Sin embargo, debido a que este taxón se basa en un solo diente que algunos han argumentado que no es un molar, sino un cuarto premolar deciduo de Turgidodon6, interpretamos con cautela estos datos: los herpetoterios más antiguos se remontan al menos al Paleoceno medio (Fig. 3, estrella gris), representada por Golerdelphys, y posiblemente el Campaniano tardío (Fig. 3, estrella gris con consulta), representado por Ectocentrocristus. Por lo tanto, de acuerdo con nuestros resultados, el origen de los marsupiales coronarios se remonta al menos al Paleoceno temprano (edad de Peradectes minor) y posiblemente al Campaniano tardío (edad de E. foxi).
Si el muestreo adicional de Australidelphia conduce a una ubicación filogenética revisada de Dromiciops de tal manera que Mimoperadectes–Peradectes y Herpetotherium son taxones hermanos de Marsupialia en lugar de miembros de Marsupialia, entonces el origen de los marsupiales de corona sería el Eoceno temprano (hace 54-52 años)33 basado en los fósiles de marsupiales de corona más antiguos e indiscutibles de la fauna local de Itaborai en Brasil59. A su vez, el origen de los marsupiales estambres estaría limitado por la edad del linaje fantasma implicado por la edad del miembro más antiguo del taxón hermano, los Herpetotheriidae o Peradectidae (Paleoceno temprano o posiblemente Campaniano tardío).
Una última alternativa a considerar es que algunos han argumentado, sobre la base de la similitud dental, que Glasbius del Maastrichtiense tardío (Lanciano) de NA es un taxón hermano de SA Polydolopimorphia60, que a su vez se ha aliado con los Caenolestidae existentes o con la Microbiotería53,61. Si es correcto, esto ampliaría la membresía de Marsupialia y retrasaría sus orígenes hasta bien entrado el Cretácico (hace 100 millones de años o más). Sin embargo, no estamos convencidos de esta hipótesis porque no se ha probado rigurosamente en un análisis filogenético que utilice una amplia muestra de taxones y caracteres anatómicos. En cambio, seguimos a Clemens16 en el argumento de que las similitudes dentales de estos taxones son probablemente el resultado de la evolución convergente hacia una dieta frugívora/granívora, no una ascendencia reciente compartida.
Estimaciones de masa corporal
Se han desarrollado numerosas ecuaciones predictivas de masa corporal a partir de análisis de regresión de mediciones craneodentales de mamíferos existentes22,62. Para estimar la masa corporal en D. vorax, optamos por utilizar fórmulas desarrolladas a partir de un conjunto de datos dasyuromorphianos22. Consideramos que este conjunto de datos es el más apropiado para la tarea porque los dasyuromorfos son un grupo taxonómico restringido de marsupiales y se aproximan adecuadamente a la morfología craneodental de Didelphodon. Esta ecuación también proporcionó estimaciones razonables de la masa corporal para una muestra de D. virginiana con tag mass data (datos no presentados aquí). Se estimaron las masas corporales de cuatro especímenes de D. vorax: (1) el cráneo relativamente completo de un adulto joven (NDGS 431); el hocico de un individuo más maduro (UWBM 94084); el dentario casi completo de un adulto joven (UWBM 102139); y el dentario más fragmentario de un adulto joven (UCMP 159909). Para NDGS 431, utilizamos las fórmulas que usan TSL y longitud de fila molar-oclusal superior (UMORL). Para UWBM 94084, se estimó el TSL en base a la relación de escalado entre la longitud de la punta del hocico a la tronera P3–M1 y el TSL en NDGS 431. Para los dentarios, utilizamos las fórmulas para la longitud de la fila molar inferior y la longitud de la fila molar inferior oclusal. Estas estimaciones de masa corporal se muestran en la Tabla complementaria 4. Se utilizó la estimación de masa corporal para NDGS 431 del UMORL porque tiene un error de predicción menor (14%) que el de TSL (19%). Las mediciones de UMORL no están disponibles para el UWBM 94084, por lo que utilizamos la estimación de masa corporal a partir del TSL escalado.
Estimación del tamaño máximo de presa de D. vorax
El tamaño corporal del depredador limita el tamaño corporal máximo de presa que puede matar. Por razones energéticas y biomecánicas, los depredadores de tamaño pequeño a mediano (<15-20 kg) se alimentan más comúnmente de pequeños vertebrados e invertebrados que son solo una pequeña fracción de su propia masa cuerpa36,63,64. Meers23 desarrolló una fórmula de regresión para predecir el tamaño máximo de la presa a partir de la masa corporal de un depredador, utilizando un gran conjunto de datos de depredadores existentes y sus presas más grandes conocidas. Para corregir la transformación logarítmica bias65, Meers23 calculó un factor de corrección (RE) estimador de razón de acuerdo con el método de Snowdon66. Debido a que ese factor de corrección no fue reportado, lo reconstruimos a partir de la fórmula de regresión y el apéndice de datos comparativos en Meers23. Se aplicó la fórmula de Meers y el factor de corrección reconstruido a cuatro estimaciones de masa corporal diferentes de D. vorax (Tabla Suplementaria 4). Las estimaciones y los intervalos de confianza del 95% se presentan en la Tabla complementaria 5.
Análisis de fuerza de mordida
Para estimar la fuerza de mordida en D. vorax y otros taxones, replicamos el método de Thomason utilizando imágenes bidimensionales de modelos digitales de superficie en lugar de fotografías de calaveras secas67,68. En este análisis, se utilizó el modelo compuesto del material craneal D. vorax escaneado por TC. Archivos de estereolitografía de cráneos de L. canadensis (UCLA 15275), S. harrisii (USNM 307639), T. taxus (LACM 45012) y D. virginiana (TMM M-2517) fueron descargados de la base de datos DigiMorph. El lado izquierdo del modelo de cráneo compuesto de D. vorax NDGS 431 es el más completo, por lo que para todos los taxones tomamos medidas del lado izquierdo del cráneo y duplicamos la fuerza de mordida estimada para tener en cuenta las fuerzas de mordida bilaterales.
Las variables requeridas para estimar la fuerza de mordida a partir de mediciones lineales del cráneo incluyen las siguientes: el área fisiológica estimada de la sección transversal (PCSA) de los grupos musculares involucrados en la aducción de la mandíbula; la longitud de los brazos de palanca de cada vector de fuerza muscular alrededor de la articulación temporal-mandibular (ATM) y la longitud del sobreviviente; o la distancia desde el eje de la ATM hasta el punto de mordida. Nuestros cálculos de fuerza de mordida se basan en las contribuciones del músculo temporal y los músculos maseteros y pterigoideos combinados. Para estimar la PCSA temporal, los cráneos se colocaron digitalmente en el Estudio Geomágico utilizando cuatro puntos en el cráneo para definir el plano de la vista posterodorsal: los puntos más posteriores de los arcos cigomáticos izquierdo y derecho, y los puntos más laterales de los procesos postorbitales izquierdo y derecho68. El área combinada de maseter y pterigoideo se estimó colocando los cráneos en vista ventral. El área temporal se delineó como la fosa infratemporal izquierda delimitada por el arco cigomático y el encéfalo en vista posterodorsal (Suplemento Fig. 11a), y el área maséter y ptergioide se delineó como la fosa infratemporal delimitada por el arco cigomático y la caja cerebral en vista ventral (Suplemento Fig. 11b) 67. El área de las secciones transversales musculares estimadas y los centros de área se calcularon en la imagen J v1. 49 (U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, EE.UU.).
Aunque se han utilizado muchos valores de estrés muscular en la literatura, se utilizó un valor de estrés muscular constante de 300 kPa(ref. 24) multiplicado por el PCSA estimado para calcular la fuerza de la temporalis, T, y el masetero y el pterigoide, M. La fuerza muscular se aplicó al cráneo como un vector de fuerza única que actuaba perpendicular al plano del área de la sección transversal del músculo, a través del área centroide (Suplemento Fig. 11c). El brazo de palanca del masetero, m, se midió como la distancia perpendicular desde el área centroide a la ATM en vista ventral (Suplemento Fig. 11b) en ImageJ. El centroide temporal y el plano de la PCSA estimada se transfirieron al cráneo en vista lateral, y el brazo de palanca temporal, t, se midió como la distancia perpendicular del centroide a la ATM (Suplemento Fig. 12c). La longitud de la palanca externa o se midió como la distancia lateral de la ATM a dos puntos de mordida, uno en la punta del canino y otro en el centro del primer molar. La fuerza de mordida se calculó a partir de la suma de los momentos generados por las fuerzas temporalis y maseteras sobre la ATM divididas por la distancia al punto de mordida, que luego se duplicó para tener en cuenta la mordida bilateral67:
Nuestras mediciones y estimaciones de la fuerza de mordida se presentan en la Tabla Suplementaria 6. Sólo pudimos estimar las fuerzas de mordida para D. vorax usando el cráneo más pequeño y completo (NDGS 431); sin embargo, predeciríamos estimaciones de fuerza de mordida más grandes para el UWBM 94084 más grande. A la luz de las estimaciones casi idénticas de la fuerza de mordida canina para S. harrisii por nosotros y por Wroe et al.24, utilizando diferentes especímenes, tenemos confianza en que nuestros resultados para los otros taxones son consistentes con los presentados en la Tabla 1 de Wroe et al.24 Escalas de fuerza de mordida con masa cuerpa23, 24, de modo que la comparación de las estimaciones de fuerza de mordida en una amplia gama de tamaños corporales es problemática. Para ajustar esta alometría de tamaño corporal y permitir comparaciones de fuerzas de mordida relativas, Wroe et al.24 BFQ estimado, que utiliza los residuos de la regresión de la masa corporal logarítmica y la fuerza de mordida logarítmica estimada. La Tabla suplementaria 7 contiene los datos de masa corporal y fuerza de mordida canina de la Tabla 1 de Wroe et al.24 y este estudio. A partir de ese conjunto de datos, realizamos una regresión de la masa corporal logarítmica versus la CBs logarítmica. La fórmula de regresión se utilizó para calcular los nuevos valores de BFQ para todos los taxones. Algunos BFQ difieren ligeramente de los de la Tabla 1 de Wroe et al.24 debido a las fórmulas de regresión específicas del conjunto de datos. Para D. vorax, se utilizó la estimación de masa corporal máxima para NDGS 431 (Tabla suplementaria 4) como una estimación conservadora de BFQ (las estimaciones de masa corporal inferior producen BFQ más altos).
Tamaño premolar relativo
Van Valkenburgh25 y Hartstone-Rose26 discriminaron entre categorías dietéticas en carnívoros y marsupiales utilizando una serie de índices craneales y dentales. En particular, encontraron que el SPR era mayor entre los taxones durofagos en comparación con todas las demás categorías dietéticas. RPS se calculó para D. vorax como se describe en el Apéndice 2 de Van Valkenburgh25: la anchura máxima del premolar último (en mm) se dividió por la raíz cúbica de la masa corporal (en kg).
Análisis de resistencia a la flexión canina
Van Valkenburgh y Ruff28 investigaron el vínculo biomecánico entre la forma del diente canino y el comportamiento de alimentación en grandes carnívoros modelando el diente canino como una viga sólida y, a su vez, estimando su resistencia a las fuerzas de flexión en las direcciones anteroposterior y mediolateral. Aplicamos estos métodos a especímenes de D. vorax, D. virginiana, S. harrisii y T. taxus (Cuadro Complementario 9). Todas las mediciones se tomaron con calibradores digitales en muestras reales, como se muestra en la Fig. 1 de Van Valkenburgh y Ruff28 y según los métodos de su texto. Luego agregamos nuestros datos a su conjunto de datos e hicimos parcelas bivariadas para examinar la forma canina de D. vorax en el contexto más amplio de los depredadores mamíferos existentes(Fig. 12 y cuadro complementario 10).
El análisis de resistencia a la flexión mandibular
Therrien29 investigó el vínculo biomecánico entre la forma mandibular y el comportamiento de alimentación en carnívoros existentes modelando el cuerpo mandibular como un haz sólido y, a su vez, estimando su resistencia a las fuerzas de flexión en los planos mediolateral y dorsoventral. Dadas las mismas propiedades materiales del hueso, un cuerpo mandibular profundo dorsoventralmente es más capaz de soportar fuerzas en el plano dorsoventral, mientras que un cuerpo mandibular ancho mediolateralmente es más capaz de soportar fuerzas en el plano mediolateral. Se aplicaron estos métodos a especímenes de D. vorax, D. virginiana y S. harrisii (Tabla Suplementaria 11). Todas las mediciones se tomaron con calibradores digitales en muestras reales, como se muestra en la Fig. 2 de Therrien29 y según los métodos de ese texto. Debido a que los metaterianos difieren de los carnívoros existentes en la fórmula dental, tomamos medidas en diferentes huecos interdentales: caninos; p2–p3; p3–m1; m1–m2; m2–3; y post m4. Las dimensiones de la sección transversal y, a su vez, las fuerzas de flexión pueden variar a lo largo del cuerpo mandibular de una manera que se correlaciona con los comportamientos de alimentación en carnívoros existentes29. Para la comparación con los taxones de las Figuras 3-7 de Therrien29, graficamos nuestros datos como perfiles de fuerza mandibular en la Figura Suplementaria. 13.
Análisis de microobjetos dentales de bajo aumento
El microobjeto dental se utiliza como proxy para inferir el comportamiento de alimentación de animales individuales. Se cuantifica contando hoyos y arañazos en el esmalte de la superficie oclusal de los dientes y se ha utilizado ampliamente para estudiar la dieta de una variedad de mamífero 69,70. Estas características reflejan las propiedades materiales de los alimentos y de los elementos exógenos eaten71. Específicamente, una alta densidad de arañazos sugiere la ingestión de alimentos abrasivos (incluyendo material vegetal y arena), mientras que los hoyos abundantes indican una dieta compuesta de alimentos duros de origen vegetal (por ejemplo, semillas y nueces) y animal (por ejemplo, huesos y conchas)72,73. Al cuantificar el uso de microondas de especies con dietas conocidas, se puede construir un conjunto de datos comparativos y luego usarlo para estimar la dieta de taxones para los que se desconoce la ingesta de alimentos, incluidas las especies extintas. Aunque múltiples estudios han cuantificado el uso de microondas de numerosos mamíferos existentes cuya dieta se conoce, los análisis de errores entre observadores demuestran que cada investigación de la dieta de taxones fósiles debe desarrollar su propio conjunto de datos comparativos74.
Por lo tanto, cuantificamos el uso de microondas en 16 mamíferos modernos. Enfocamos nuestra muestra en pequeños mamíferos con masas corporales comparables a las de los taxones mesozoicos en general, y Didelfodon en particular, incluyendo numerosos marsupiales. Sus dietas van de carnívoras a herbívoras, incluyendo omnívoros, insectívoros y animales capaces de durofagia (Tabla Suplementaria 12). Las dietas de los mamíferos existentes se tomaron de la literatura. Sobre la base de los alimentos dominantes consumidos por el animal, clasificamos cada taxón en una de cinco categorías dietéticas: carnívoro; omnivoría dominada por animales; omnivoría dominada por plantas; y herbivoría.
Todos los especímenes muestreados eran individuos adultos de colecciones de museos recolectadas en la naturaleza (la dieta de un animal cautivo no es representativa del comportamiento salvaje de ese animal). Debido a que no se pueden comparar las características de microhondas contadas por diferentes observadores, solo un investigador (J. J. C.) contó hoyos y arañazos en la superficie dental de las muestras muestreadas. Usamos microscopía estereoscópica de bajo aumento para cuantificar el micro-desgaste en nuestra muestra. Las muestras se observaron con un microscopio Leica MZ 9.5 con un objetivo × 2.0. Las características de microherramientas se contaron utilizando una retícula para contar un área consistente del diente a través de las muestras (0,3 mm2) con un aumento de × 70. Debido a sus propiedades de esmalte, el esmalte dental no se puede observar directamente bajo el microscopio estereoscópico69. Por lo tanto, moldeamos muestras y fabricamos moldes epoxi claros y de alta definición del diente de interés siguiendo el método de Solounias y Semprebon69. Siguiendo estudios previos, se contabilizó el uso de microondas en los segundos molares superior e inferior de mamíferos eutherios75, excepto en los carnívoros, para los que se contabilizó el primer molar superior o inferior76. Contamos los dientes análogos, los terceros molares superiores e inferiores, de los metaterianos. Se contó con el microherramienta en la superficie de trituración del diente: el protocone de los molares superiores, o la cuenca de talónidos de los molares inferiores. En cada diente, nueve diferentes características fueron cuantificados (Complementario de las Tablas 14 y 15): cuatro diferentes tipos de pozos (pequeños hoyos, hoyos grandes, pequeña punción en pozos y grandes punción pits) y cinco tipos diferentes de arañazos (cruz arañazos, rayas finas, gruesas arañazos, hypercoarse arañazos y grietas). Se excluyeron de nuestro conjunto de datos especímenes fósiles con daños tafonómicos77.
Evaluamos el error intra-observador contando un subconjunto de 20 especímenes, incluyendo un carnívoro (L. canadensis), dos omnívoros dominados por animales (Nasua narica y T. glis) y un omnívoro dominado por plantas (Potorous trydactylus), dos veces y comparando los dos conteos independientes (Tabla Suplementaria 13). La consistencia intra-observador en los recuentos de microondas se calculó utilizando el coeficiente de correlación de orden de rango de Spearman, que no es tan sensible a valores atípicos y distribuciones no normales como otros coeficientes. Debido a que la mayoría de los hoyos son pequeños y la mayoría de los arañazos son rasguños cruzados, también realizamos análisis de correlación para estas dos categorías de características de microondas. El número de características de microherramientas contadas para cada muestra se normalizó por el número total de características de microherramientas contadas para la muestra para tener en cuenta las diferencias en el número de características de microherramientas entre las muestras. El porcentaje de cada categoría de características de microondas para cada muestra se utilizó en un análisis multivariado de la firma de microondas (es decir, porcentajes combinados de las diferentes categorías de características de microondas). Debido a la naturaleza no normal y no lineal de nuestros datos, que incluyen muchos ceros, utilizamos PCoA para construir un espacio de microondas multivariado para visualizar similitudes entre la firma de microondas de D. vorax y la de los mamíferos existentes (Fig.Suplementaria. 14). El análisis de las características de microhondas se realizó en la R 3.1.3 (ref. 78) utilizando RStudio 0.98.1103 (ref. 79) y el paquete vegano 2.3–4 (ref. 80).