Un grande mammifero carnivoro dal Tardo Cretaceo e il Nord america, di marsupiali
esemplari Fossili e la loro geologica età e il contesto
I quattro esemplari di D. vorax in questo studio sono a cura di a tre archivi: il Dakota del Nord Geological Survey Stato Collezione di Fossili del North Dakota Heritage Center, Museo Statale in Bismarck, North Dakota, stati UNITI (NDGS); Sierra College Museo di Storia Naturale, Rocklin, California, USA (SCNHM); e Università di Washington Burke Museum of Natural History and Culture, Seattle, Washington, USA (UWBM). I campioni più completi, NDGS 431 e UWBM 94084, costituiscono la base primaria per la descrizione della morfologia del cranio (Nota complementare 1) e la ricostruzione (Fig. 2) di D. vorax con dettagli anatomici supplementari incorporati da UWBM 94500 e SCNHM VMMa 20.
NDGS 431 (Fichi supplementari 1 e 2) è un cranio parziale con parti degli zigomi, mascelle, palato e sinistra P3–M4. Anche la scatola cranica, il basicranio e i petrosali sono conservati, sebbene alcuni aspetti siano schiacciati (fichi supplementari 7-9). I canali semicircolari dell’orecchio interno sono completi solo sul lato destro, come rivelato dalla tomografia computerizzata (CT) (Fig. 10). Trovate in stretta associazione con il cranio parziale, e qui considerate parte dello stesso individuo, sono frammentarie premascelle destra e sinistra (prive di incisivi), entrambi i canini, P1–P3 destro, P1 e P2 sinistro, e la bulla timpanica destra e il processo mastoideo. P3 e M4 sono completamente eruttati ma hanno un’usura dentale minima, portando all’interpretazione che NDGS 431 rappresenta un individuo giovane adulto (Nota supplementare 1). Un equipaggio NDGS scavato NDGS 431 nel 2007 nel terzo superiore della formazione Hell Creek a NDGS località 27, 3,54 km a nord-est di Marmarth nella contea di Slope, sud-ovest del Dakota del Nord. L “esemplare è stato trovato in situ all” interno di un giallo, cross-stratificato limoso, unità di arenaria a grana fine, circa 75 cm di spessore e discontinuo, pizzicando lateralmente in un ” unità di pietra fangosa. Questo deposito canale-lag è 2 m sopra la base di un ” esposizione a nord di una piccola collina nel mezzo di un pascolo, ed è sovrastato e alla base di grigio, popcorn-stagionato mudstone. Un tipico assemblaggio di microfossili vertebrati del Cretaceo (Lancian NA Land Mammal Age), compresi i denti di dinosauro, è stato trovato mentre i fossili di galleggiamento e foglie superficiali sono stati trovati in situ.
UWBM 94084 (Fichi supplementari 3 e 4) è un rostro incompleto con premascelle accoppiate e parti anteriori delle mascelle e dei nasali. I1 e i canini sinistro e destro, il P1–P3 sinistro e il P1–2 destro sono conservati. Le dimensioni relativamente grandi del campione e l’usura piatta sui premolari suggeriscono che l’individuo fosse un adulto completamente adulto. Un equipaggio del Rocky Mountain Dinosaur Resource Center ha trovato UWBM 94084 nel 2002 durante lo scavo di uno scheletro di hadrosauride nella località di Wayne X Triceratops (località UWBM C1526), 17,24 km a sud-ovest di Rhame nella contea di Bowman, nel Dakota del Nord sud-occidentale. E ” dalla parte superiore della formazione Hell Creek in un grigio chiaro a tan, a grana fine a grana media unità arenaria con concrezioni ironstone ematitici e limonitici, e rappresenta un deposito canale-lag.
SCNHM VMMa 20 (Fichi supplementari 5a-d e 6a-d) è un frammento di jugal anteriore sinistro e mascella che include un associato P1, P2–M2 e alveoli per M3 e M4. L’usura dentale è minore, suggerendo che l’esemplare rappresenta un individuo giovane adulto. Un equipaggio del Museo di Storia Naturale del Sierra College ha recuperato SCNHM VMMa 20 nel 2002 nell’area di Bug Creek, nella contea di McCone, nel Montana nord-orientale. L ” esemplare è stato trovato come galleggiante, ma la stratigrafia locale suggerisce che era dalla formazione superiore Hell Creek.
UWBM 94500 (Fichi supplementari 5e-h e 6e-h) è un frammento di un giugale anteriore sinistro e mascella con parte del processo palatale, il P3–M2 e alveoli per M3–M4. L’usura dentale e le dimensioni del campione indicano che proveniva da un individuo adulto completamente adulto, simile per dimensioni all’individuo rappresentato da UWBM 94084. Un equipaggio dell’Università di Washington ha scavato UWBM 94500 nel 2012 nella formazione Hell Creek più alta nella località di secondo livello (località UWBM C1692=University of California Museum of Paleontology locality V87101) nell’area di McGuire Creek, McCone County, northeastern Montana. L ” orizzonte produttivo è grigio scuro al marrone, cross-stratificato, arenaria a grana fine che rappresenta un deposito canale-lag Paleocene Pal 19 m sotto il carbone MCZ con rielaborato ultimi fossili del Cretaceo, compresi i denti di dinosauro e per lo più probabile UWBM 94500 (ref. 45).
Scansione e elaborazione micro-CT
La parte principale di NDGS 431 è stata scansionata presso la Pennsylvania State University. La risoluzione di ogni slice CT era di 1.024 × 1.024 pixel, la spaziatura interpixel era di 0,0672, mm e la spaziatura interslice era di 0,0673, mm. Le parti associate di NDGS 431 sono state scansionate presso il Santana Lab dell’Università di Washington (UW). La risoluzione di ogni fetta CT era 1,024 × 1,304 pixel e la dimensione dei pixel era 0.0296, mm. UWBM 94084 è stato scansionato presso la struttura SANTA della UW School of Medicine. La risoluzione di ogni fetta CT era di 668 × 1.968 pixel e la dimensione dei pixel era di 0,0344 mm. UWBM 94500 e SCNHM VMMa 20 sono stati scansionati presso la struttura MICRO-CT della Duke University a risoluzione 0.0205, mm. CT immagini di Didelphodon è stato confrontato con quello di extant didelphids D. virginiana e Chironectes minimus che sono state acquisite presso l’Università del Texas a Austin CT Facility (www.digimorph.org/specimens).
Un modello composito del cranio è stato assemblato in Geomagic Studio 2014.1.0 (3D Systems, Rock Hill, South Carolina, USA). L’isolamento digitale dei petrosali, la segmentazione del labirinto osseo e le misurazioni degli endocasti digitali segmentati sono state eseguite in Avizo 7.0 (VSG Imaging) seguendo i metodi precedentemente utilizzati46, 47, 48. I piani ortogonali attraverso il cranio sono stati definiti seguendo metodi modificati da Rodgers49. I punti lungo le suture mediali nella metà posteriore del cranio sono stati utilizzati per definire il piano sagittale verticale (XZ). Una linea di Ried modificata dal centro del bordo ventrale del forame infraorbitale al centro del bordo dorsale del meato uditivo esterno è stata utilizzata per definire il piano orizzontale (frontale) (XY). Normalmente, viene utilizzato il bordo inferiore dell’orbita, ma nessuna delle due orbite è conservata sul campione. Il bordo ventrale del forame infraorbitale è conservato solo sul lato sinistro del cranio, ma sono presenti i bordi dorsali di entrambi i meati uditivi esterni. Il piano assiale (YZ) interseca i centri dei bordi dorsali dei meati uditivi esterni ed è perpendicolare ai piani sagittale e orizzontale.
Analisi filogenetica
Abbiamo utilizzato una matrice di dati di 164 caratteri (67 dentali, 86 cranici e 11 mandibolari) che sono stati valutati per 48 taxa (13 taxa outgroup, 10 deltatheroidani e 25 marsupiali). La matrice di dati è stata derivata principalmente da Rougier et al.2,10,50 ma con modifiche e aggiunte da altri studi precedenti9, 11, 51, 52 e questo studio. Sulla base del nuovo materiale craniodentale, abbiamo aggiornato i punteggi di Didelphodon per 41 caratteri nella matrice; 34 erano precedentemente sconosciuti (?) e sette erano noti ma rivisti con nuove informazioni. Didelphodon è ora il marsupialiforme cretaceo più noto nel set di dati (88% dei caratteri segnati contro 72% in Bi et al.9). A questa matrice di dati, abbiamo anche aggiunto due marsupiali cenozoici NA (Herpetotherium e Mimoperadectes informati da Peradectes) che erano stati precedentemente inclusi in altre matrici di dati11,20 ma non nelle matrici di Rougier et al.2,10,50 o suoi derivati9, 52. I punteggi per Herpetotherium e Mimoperadectes–Peradectes erano in gran parte basati su studi precedenti11,20 e le nostre osservazioni. Alcuni punteggi per Pucadelphys, Mayulestes, il’ cranio Gurlin Tsav ‘ e Andinodelphys sono stati modificati da Rougier et al.10 sulla base di Horovitz et al.11 e le nostre osservazioni. Abbiamo usato l’appendice B di Horovitz e Sánchez-Villagra53 per la corrispondenza dei caratteri tra gli studi. L’elenco dei caratteri e i punteggi per Didelphodon sono nella Nota supplementare 2. Abbiamo sottoposto la nostra data matrix (Dati supplementari 1)ad una nuova ricerca tecnologica in TNT (versione 1.1) 54, utilizzando le strategie settoriali, ratchet, drift e tree-fusing con 500 alberi di lunghezza minima55,56 e designando 11 dei caratteri multi-stato come additivi.
Testing alternative tree topologies
Per verificare se la topologia del nostro strict consensus tree è robusta, l’abbiamo confrontata con due topologie alternative. Le analisi precedenti hanno generalmente posto NA marsupialiformi staminali cretaceo come un gruppo marsupialiforme divergenti presto o come un grado distante dal gruppo corona, e marsupialiformi staminali SA sono stati collocati come sister taxon Marsupialia2,9,10,50,52 o per Herpetotheriidae+Marsupialia11,20. Per confrontare queste alternative con il nostro rigoroso albero di consenso, abbiamo condotto test Templeton in TNT (Nota supplementare 4).
Limitare i tempi dell’origine di Marsupialia
Marsupialia è un clade della corona formato dal più recente antenato comune dei metatheriani esistenti, più tutti i suoi discendenti2. Secondo la nostra analisi filogenetica, Mimoperadectes-Peradectes e Herpetotherium sono inclusi insieme ai marsupiali esistenti (Dromiciops, Didelphis e Marmosa) in Marsupialia. L’origine dei marsupiali crown group è quindi limitata dall’età dei fossili più antichi attribuiti a Marsupialia: la più antica specie conosciuta di Peradectes (ad esempio, P. minore) sono del Paleocene inferiore (medio Puercan, ca. 65.1 Myr ago) 32, mentre le più antiche specie conosciute di Herpetotherium (ad esempio, H. comstocki) risalgono al primo Eocene (early Wasatchian, ca. 55 Myr fa). Poiché Herpetotherium è un membro degli Herpetotheriidae monofiletici6, 57, possiamo estendere ulteriormente il suo lignaggio ad almeno il membro più antico di questo clade. Williamson e Lofgren58 collocarono il Golerdelphys stocki, noto con quattro molari isolati, negli Herpetotheriidae. Questi esemplari provengono dalla media formazione Goler Tiffanian-età in California (medio Paleocene, ca. 60 Myr fa). Inoltre, Case et al.12 ha proposto il tardo Maastrichtiano (Lancian) Nortedelphys come un herpetotheriide,ma le analisi filogenetiche non hanno supportato questa asserzione6, 57. Il centrocrista superiore-molare a forma di V condiviso da Nortedelphys e dagli herpetotheriidi sembra essersi evoluto convergentemente in questi taxa57. In recenti analisi filogenetiche di Williamson et al.6,57, il tardo campaniano (Judithian, ca. 79-74 Myr ago) il taxon Ectocentrocristus foxi rientra tra gli herpetotheriidi. Tuttavia, poiché questo taxon si basa su un singolo dente che alcuni hanno sostenuto non sia un molare ma un quarto premolare deciduo di Turgidodon6, interpretiamo con cautela questi dati: gli erpetotheriidi più antichi risalgono almeno al Paleocene medio (Fig. 3, stella grigia), come rappresentato da Golerdelphys, e forse il tardo campaniano (Fig. 3, stella grigia con query), come rappresentato da Ectocentrocristus. Pertanto, secondo i nostri risultati, l’origine dei marsupiali della corona risale almeno al Paleocene inferiore (età di Peradectes minor) e forse al tardo Campaniano (età di E. foxi).
Se ulteriore campionamento di Australidelphia conduce alla nuova collocazione filogenetica di Dromiciops tale che Mimoperadectes–Peradectes e Herpetotherium sorella taxa, piuttosto che membri di Marsupialia, quindi l’origine della corona marsupiali sarebbe inizio dell’Eocene (54-52 Myr fa)33 basato sulla più antica indiscusso corona marsupiale fossili Itaborai fauna locale di Brazil59. A sua volta, l’origine dei marsupiali staminali sarebbe vincolata dall’età del lignaggio fantasma implicita dall’età del membro più anziano del sister taxon, gli Herpetotheriidae o Peradectidae (Paleocene o forse tardo Campaniano).
Un’ultima alternativa da considerare è che alcuni hanno sostenuto, sulla base della somiglianza dentale, che Glasbius dal tardo Maastrichtiano (Lanciano) di NA è sister taxon al SA Polydolopimorphia60, che a sua volta è stato alleato sia con i Caenolestidae esistenti o il Microbiotheria53,61. Se corretto, questo espanderebbe l’appartenenza di Marsupialia e spingerebbe indietro le sue origini nel Cretaceo (100 Myr fa o più vecchio). Tuttavia, non siamo convinti di questa ipotesi perché non è stata rigorosamente testata in un’analisi filogenetica che utilizza un ampio campione di taxa e caratteri anatomici. Invece, seguiamo Clemens 16 nel sostenere che le somiglianze dentali di questi taxa sono probabilmente il risultato di un’evoluzione convergente verso una dieta frugivora/granivora, non condivisa di recente ascendenza.
Stime della massa corporea
Numerose equazioni predittive della massa corporea sono state sviluppate da analisi di regressione di misurazioni craniodentali di mammiferi esistenti22,62. Per stimare la massa corporea in D. vorax, abbiamo scelto di utilizzare formule sviluppate da un set di dati all-dasyuromorphian22. Abbiamo ritenuto questo insieme di dati come più appropriato per il compito perché dasyuromorphians sono un gruppo tassonomico limitato di marsupiali e si approssimano adeguatamente la morfologia craniodentale di Didelphodon. Questa equazione ha anche fornito stime di massa corporea ragionevoli per un campione di D. virginiana con tag dati di massa (dati non presentati qui). Abbiamo stimato masse corporee di quattro esemplari di D. vorax: (1) il cranio relativamente completo di un giovane adulto (NDGS 431); il muso di un individuo più maturo (UWBM 94084); il dentario quasi completo del giovane adulto (UWBM 102139); e il dentario più frammentario di un giovane adulto (UCMP 159909). Per NDGS 431, abbiamo usato le formule che usano TSL e upper-molar-occlusal-row length (UMORL). Per UWBM 94084, abbiamo stimato TSL in base alla relazione di scala tra la lunghezza della punta del muso a P3-M1 embrasure e TSL in NDGS 431. Per i dentari, abbiamo usato le formule per la lunghezza della fila inferiore-molare e la lunghezza della fila inferiore-molare-occlusale. Queste stime della massa corporea sono riportate nella Tabella supplementare 4. Abbiamo usato la stima della massa corporea per NDGS 431 dall’UMORL perché ha un errore di previsione inferiore (14%) rispetto a quello per TSL (19%). Le misurazioni UMORL non sono disponibili per UWBM 94084, quindi abbiamo usato la stima della massa corporea dal TSL in scala.
Stima della dimensione massima della preda di D. vorax
La dimensione del corpo del predatore limita la dimensione massima del corpo della preda che può uccidere. Per ragioni energetiche e biomeccaniche, i predatori di piccole e medie dimensioni (< 15-20 kg) si nutrono più comunemente di piccoli vertebrati e invertebrati che sono solo una piccola frazione della loro massa corporea36,63,64. Meers23 ha sviluppato una formula di regressione per prevedere la dimensione massima della preda dalla massa corporea di un predatore, utilizzando un ampio set di dati di predatori esistenti e i loro più grandi oggetti di preda noti. Per correggere la trasformazione logaritmica bias65, Meers23 ha calcolato un fattore di correzione dello stimatore del rapporto (RI) secondo il metodo di Snowdon66. Poiché questo fattore di correzione non è stato riportato, lo abbiamo ricostruito dalla formula di regressione e dall’appendice dei dati comparativi in Meers23. Abbiamo applicato la formula di Meers e il fattore di correzione RE ricostruito a quattro diverse stime della massa corporea di D. vorax (Tabella supplementare 4). Le stime e gli intervalli di confidenza del 95% sono presentati nella tabella supplementare 5.
Bite force analysis
Per stimare la forza del morso in D. vorax e altri taxa, abbiamo replicato il metodo di Thomason usando immagini bidimensionali di modelli digitali di superficie invece di fotografie di crani asciutti67,68. In questa analisi, abbiamo utilizzato il modello composito del materiale cranico D. vorax scansionato CT. I file stereolitografici di crani di L. canadensis (UCLA 15275), S. harrisii (USNM 307639), T. taxus (LACM 45012) e D. virginiana (TMM M-2517) sono stati scaricati dal database DigiMorph. Il lato sinistro del modello di cranio composito di D. vorax NDGS 431 è il più completo, quindi per tutti i taxa abbiamo preso le misure del lato sinistro del cranio e raddoppiato la forza di morso stimata per tenere conto delle forze di morso bilaterali.
Le variabili necessarie per stimare la forza del morso dalle misurazioni lineari del cranio includono quanto segue: l’area della sezione trasversale fisiologica stimata (PCSA) dei gruppi muscolari coinvolti nell’adduzione della mascella; la lunghezza dei bracci di leva di ciascun vettore di forza muscolare attorno all’articolazione temporale-mandibolare (ATM) e la lunghezza dell’outlever; o la distanza dall’asse dell’ATM al punto di morso. I nostri calcoli della forza del morso si basano sui contributi del muscolo temporale e dei muscoli massetere e pterigoidei combinati. Per stimare temporalis PCSA, i crani sono stati posizionati digitalmente in Geomagic Studio utilizzando quattro punti sul cranio per definire il piano della vista posterodorsale:i punti più posteriori delle arcate zigomatiche sinistra e destra e i punti più laterali dei processi postorbitali sinistra e destra68. L’area combinata del massetere e dello pterigoide è stata stimata posizionando i crani in vista ventrale. L’area temporale era delineata come la fossa infratemporale sinistra delimitata dall’arco zigomatico e dal caso cerebrale in vista posterodorsale (Fig. 11a), e l’area massetere e ptergyoid è stata delineata come la fossa infratemporale delimitata dall’arco zigomatico e dal caso cerebrale in vista ventrale(Fig. 11 ter) 67. L’area delle sezioni muscolari stimate e i centroidi dell’area sono stati calcolati in ImageJ v1.49 (U. S. National Institutes of Health, Bethesda, Maryland, USA).
Anche se molti valori di stress muscolare sono stati utilizzati in letteratura, abbiamo usato un valore di stress muscolare costante di 300 kPa (ref. 24) moltiplicato per il PCSA stimato per calcolare la forza del temporalis, T, e il massetere e pterigoide, M. La forza muscolare è stata quindi applicata al cranio come un singolo vettore di forza che agisce perpendicolarmente al piano dell’area della sezione trasversale del muscolo, attraverso l’area centroide (Fig. 11 quater). Il braccio di leva del massetere, m, è stato misurato come la distanza perpendicolare dall’area centroide all’ATM in vista ventrale (Fig. 11b) in ImageJ. Il centroide temporale e il piano del PCSA stimato sono stati trasferiti al cranio in vista laterale, e il braccio di leva temporale, t, è stato misurato come la distanza perpendicolare dal centroide all’ATM (Fig. 12 quater). La lunghezza della leva esterna o è stata misurata come la distanza laterale dall’ATM a due punti di morso, uno alla punta del cane e uno al centro del primo molare. La forza del morso è stata quindi calcolata dalla somma dei momenti generati dalle forze temporali e masseteriche sull’ATM diviso per la distanza dal punto del morso, che è stata poi raddoppiata per tenere conto del morso bilaterale67:
Le nostre misurazioni e stime della forza del morso sono presentate nella tabella supplementare 6. Potremmo solo stimare le forze del morso per D. vorax usando il cranio più piccolo e più completo (NDGS 431); tuttavia, prevederemmo stime della forza del morso più grandi per il più grande UWBM 94084. Alla luce delle stime quasi identiche della forza del morso canino per S. harrisii da noi e da Woe et al.24, utilizzando campioni diversi, abbiamo fiducia che i nostri risultati per gli altri taxa siano coerenti con quelli presentati nella Tabella 1 di Woe et al.24 Scale di forza del morso con la massa corporea23, 24, tale che il confronto delle stime della forza del morso su un’ampia gamma di dimensioni corporee è problematico. Per regolare questa allometria delle dimensioni del corpo e per consentire il confronto delle forze relative del morso, Woe et al.24 BFQ stimato, che utilizza i residui della regressione della massa corporea del registro e della forza stimata del morso del registro. La tabella supplementare 7 contiene i dati sulla massa corporea e sulla forza del morso canino della Tabella 1 di Woe et al.24 e questo studio. Da quel set di dati, abbiamo eseguito una regressione della massa corporea del registro rispetto alla CBS del registro. La formula di regressione è stata quindi utilizzata per calcolare nuovi valori BFQ per tutti i taxa. Alcuni BFQ differiscono leggermente da quelli nella Tabella 1 di Woe et al.24 a causa delle formule di regressione specifiche del set di dati. Per D. vorax, abbiamo utilizzato la stima massima della massa corporea per NDGS 431 (Tabella supplementare 4) come stima conservativa di BFQ (le stime di massa corporea inferiore producono BFQ più elevati).
Dimensione relativa del premolare
Van Valkenburgh25 e Hartstone-Rose26 discriminati tra le categorie dietetiche nei carnivori e nei marsupiali utilizzando un numero di indici cranici e dentali. In particolare, hanno scoperto che la RPS era maggiore tra i taxa durofagi rispetto a tutte le altre categorie dietetiche. RPS è stato calcolato per D. vorax come descritto nell’appendice 2 di Van Valkenburgh25: la larghezza massima del premolare finale (in mm) è stata divisa per la radice cubica della massa corporea (in kg).
Analisi della resistenza alla flessione canina
Van Valkenburgh e Ruff28 hanno studiato il legame biomeccanico tra la forma del dente canino e il comportamento di alimentazione nei grandi carnivori modellando il dente canino come un fascio solido e, a sua volta, stimando la sua resistenza alle forze di flessione nelle direzioni antero-posteriore e mediolaterale. Abbiamo applicato questi metodi a campioni di D. vorax, D. virginiana, S. harrisii e T. taxus (tabella complementare 9). Tutte le misurazioni sono state effettuate con pinze digitali su campioni reali come mostrato in Fig. 1 di Van Valkenburgh e Ruff28 e secondo i metodi nel loro testo. Abbiamo quindi aggiunto i nostri dati al loro set di dati e fatto trame bivariate per esaminare la forma canina di D. vorax nel contesto più ampio dei predatori di mammiferi esistenti (Fig. 12 e Tabella complementare 10).
Analisi della resistenza alla flessione mandibolare
Therrien29 ha studiato il legame biomeccanico tra forma mandibolare e comportamento di alimentazione nei carnivori esistenti modellando il corpo mandibolare come un fascio solido e, a sua volta, stimando la sua resistenza alle forze di flessione nei piani mediolaterale e dorsoventrale. Date le stesse proprietà materiali dell’osso, un corpo mandibolare dorsoventralmente profondo è meglio in grado di resistere alle forze nel piano dorsoventrale, mentre un corpo mandibolare mediolateralmente largo è meglio in grado di resistere alle forze nel piano mediolaterale. Abbiamo applicato questi metodi a campioni di D. vorax, D. virginiana e S. harrisii (Tabella supplementare 11). Tutte le misurazioni sono state effettuate con pinze digitali su campioni reali come mostrato in Fig. 2 della Regione29 e secondo le modalità di tale testo. Poiché i metatheriani differiscono dai carnivorani esistenti nella formula dentale, abbiamo preso misure a diversi spazi interdentali: canino; p2-p3; p3–m1; m1–m2; m2–3; e post m4. Le dimensioni della sezione trasversale e, a loro volta, le forze di flessione possono variare lungo il corpo mandibolare in modo correlato ai comportamenti di alimentazione nei carnivori esistenti29. Per il confronto con taxa in Fichi 3-7 di Therrien29, abbiamo tracciato i nostri dati come profili di forza mandibolare in Fig supplementare. 13.
Analisi microwear dentale a basso ingrandimento
La microwear dentale viene utilizzata come proxy per dedurre il comportamento alimentare dei singoli animali. È quantificato contando buche e graffi sullo smalto della superficie occlusale dei denti ed è stato ampiamente utilizzato per studiare la dieta di una varietà di mammelli69,70. Queste caratteristiche riflettono le proprietà materiali del cibo e degli articoli esogeni eaten71. In particolare, un’alta densità di graffi suggerisce l’ingestione di alimenti abrasivi (inclusi materiale vegetale e graniglia), mentre le fosse abbondanti indicano una dieta composta da cibi duri sia da fonti vegetali (ad esempio semi e noci) che animali (ad esempio ossa e gusci)72,73. Quantificando il microwear di specie con diete note, è possibile costruire un set di dati comparativi e quindi utilizzare per stimare la dieta dei taxa per i quali l’assunzione di cibo è sconosciuta, comprese le specie estinte. Sebbene diversi studi abbiano quantificato il microwear di numerosi mammiferi esistenti la cui dieta è nota, le analisi dell’errore inter-osservatore dimostrano che ogni indagine sulla dieta dei taxa fossili dovrebbe sviluppare un proprio set di dati comparativi74.
Abbiamo quindi quantificato microwear in 16 mammiferi moderni. Abbiamo focalizzato il nostro campione su piccoli mammiferi con masse corporee paragonabili a quelle dei taxa mesozoici in generale, e Didelphodon in particolare, inclusi numerosi marsupiali. Le loro diete variano da carnivori a erbivori, inclusi onnivori, insettivori e animali capaci di durofagia (Tabella supplementare 12). Le diete dei mammiferi esistenti sono state prese dalla letteratura. Sulla base dei prodotti alimentari dominanti consumati dall’animale, abbiamo classificato ogni taxon in una delle cinque categorie dietetiche: carnivori; onnivori dominati dagli animali; onnivori; onnivori dominati dalle piante; ed erbivori.
Tutti gli esemplari sottoposti a campionamento erano individui adulti provenienti da collezioni museali raccolte in natura (la dieta di un animale in cattività non è rappresentativa del comportamento selvaggio di tale animale). Poiché le caratteristiche microwear contate da diversi osservatori non possono essere confrontate, solo un ricercatore (J. J. C.) ha contato buche e graffi sulla superficie del dente dei campioni campionati. Abbiamo usato la stereomicroscopia a basso ingrandimento per quantificare il microwear nel nostro campione. I campioni sono stati osservati al microscopio Leica MZ 9.5 con obiettivo × 2.0. Le caratteristiche Microwear sono state contate utilizzando un reticolo per contare un’area coerente del dente attraverso i campioni (0,3 mm2) con un ingrandimento × 70. A causa delle sue proprietà dello smalto, lo smalto dei denti non può essere osservato direttamente sotto la stereomicroscope69. Pertanto, abbiamo modellato i campioni e reso chiaro, calchi epossidici ad alta definizione del dente di interesse seguendo il metodo di Solounias e Semprebon69. A seguito di studi precedenti, abbiamo contato microwear sul secondo molare superiore e inferiore dei mammiferi euteriani75, ad eccezione dei carnivori per i quali abbiamo contato il primo molare superiore o inferiore76. Abbiamo contato i denti analoghi, i terzi molari superiori e inferiori, dei metatheriani. Microwear è stato contato sulla superficie di schiacciamento del dente: il protocone dei molari superiori o il bacino talonide dei molari inferiori. Su ogni dente sono state quantificate nove caratteristiche diverse (Tabelle supplementari 14 e 15): quattro diversi tipi di pozzi (piccoli pozzi, grandi pozzi, piccoli pozzi di foratura e grandi pozzi di foratura) e cinque diversi tipi di graffi (graffi incrociati, graffi sottili, graffi grossolani, graffi ipercarsi e sgorbie). Abbiamo escluso dal nostro set di dati esemplari fossili con danni tafonomici77.
Abbiamo valutato l’errore intra-osservatore contando un sottoinsieme di 20 esemplari, tra cui un carnivoro (L. canadensis), due onnivori dominati dagli animali (Nasua narica e T. glis) e un onnivoro dominato dalla pianta (Potorous trydactylus), due volte e confrontando i due conteggi indipendenti (Tabella supplementare 13). La coerenza intra-observer nei conteggi microwear è stata calcolata utilizzando il coefficiente di correlazione di ordine di classifica di Spearman, che non è così sensibile ai valori anomali e alle distribuzioni non normali come gli altri coefficienti. Poiché la maggior parte delle fosse sono piccole fosse e la maggior parte dei graffi sono graffi trasversali, abbiamo anche eseguito analisi di correlazione per queste due categorie di caratteristiche microwear. Il numero di caratteristiche microwear contate per ciascun campione è stato normalizzato dal numero totale di caratteristiche microwear contate per il campione per tenere conto delle differenze nel numero di caratteristiche microwear tra i campioni. La percentuale di ciascuna categoria di caratteristiche microwear per ciascun campione è stata utilizzata in un’analisi multivariata della firma microwear (cioè, percentuali combinate delle diverse categorie di caratteristiche microwear). A causa della natura non normale e non lineare dei nostri dati, che includono molti zeri, abbiamo usato PCoA per costruire uno spazio microwear multivariato per visualizzare somiglianze tra la firma microwear di D. vorax e quella dei mammiferi esistenti (Fig. 14). L’analisi delle caratteristiche microwear è stata eseguita in R 3.1.3 (ref. 78) utilizzando RStudio 0.98.1103 (ref. 79) e il pacchetto vegan 2.3-4 (rif. 80).