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Discusión

El etiquetado repetido con fluorocromo de individuos con dientes en formación permite un análisis detallado de los procesos de crecimiento de los dientes basado en un número limitado de especímenes. Utilizando este enfoque, reconstruimos la formación de la corona molar en ovejas de Soay sobre la base de 147 etapas de desarrollo a partir de una muestra de 27 molares etiquetados de 11 individuos. Esto nos permitió evaluar los períodos de formación de diferentes porciones de las coronas molares. Mientras que algunas etiquetas marcaban con precisión (dentro de un rango de unos pocos días) la consecución de un estadio de desarrollo característico, para otros estadios el patrón de etiquetado no permitía una determinación tan precisa. En estos casos, tuvimos que reconstruir la consecución de un estadio de desarrollo concreto mediante interpolación. A pesar de estas limitaciones, el análisis de los dientes marcados con fluorocromo de individuos de edad conocida es un enfoque valioso para reconstruir el desarrollo dental. Este enfoque puede considerarse como un estudio retrospectivo de crecimiento longitudinal. Estudios con un diseño similar fueron realizados previamente para caracterizar las tasas de crecimiento de las coronas y los patrones de incremento en el esmalte y la dentina de diferentes especies de mamíferos.

Un hallazgo principal de nuestro estudio es que la formación de la corona molar en las ovejas de Soay continúa durante mucho tiempo después de la formación del piso infundibular y también después del inicio del desgaste oclusal. La formación de la corona molar abarca un periodo que va desde el desarrollo fetal tardío (inicio de la mineralización en el M1) hasta más de 900 días después del nacimiento (finalización de la corona en el M3). El desgaste oclusal se produjo primero en los molares en los que se había completado el suelo infundibular y ya se había formado una pequeña cantidad (3-5 mm) de base de la corona. Por lo tanto, la terminación del piso del infundíbulo en los molares mandibulares puede considerarse como un indicador del inicio de la erupción dental (emergencia gingival) en las ovejas.

Con los métodos utilizados en este estudio, no fue posible determinar con exactitud el inicio prenatal de la formación del esmalte en el M1 estudiado. Sin embargo, basándonos en las tasas de aposición de minerales en la dentina, hemos reconstruido previamente el inicio de la formación prenatal del tejido duro en estos dientes como algo que ocurre entre 20 y 40 días antes del nacimiento . Esto coincide bastante bien con el período de 49 días para la formación de la corona prenatal en el M1 registrado para una oveja (raza Dorset) sobre la base de los recuentos de laminación en el esmalte prenatal y un cálculo de la EER . Un estudio de ovejas fetales informó de la consecución de la fase de campana del germen del diente M1 en el día 53 de gestación . La formación del tejido duro aún no había comenzado en el feto más viejo (56 días de edad gestacional) de ese estudio. Teniendo en cuenta que la duración de la gestación en las ovejas es de aproximadamente 150 días, esto sugiere un periodo de al menos 50 días entre la consecución del estadio de campana y el inicio de la mineralización de la corona en el M1. Según nuestros datos, transcurren entre 80 y 100 días entre el inicio de la mineralización de la corona y la finalización del piso del infundíbulo en la M1.

En el lóbulo anterior de la M1 de la oveja de Soay, la finalización del piso del infundíbulo es seguida por un período de crecimiento adicional de aproximadamente 220 días. En el M2, en el que la mineralización de la corona comienza a los tres meses de edad postnatal, transcurren unos 210 días entre el inicio de la mineralización de la corona y la finalización del piso del infundíbulo y otros 260 días hasta que se produce la transición corona-raíz bucal en el lóbulo anterior. En el lóbulo anterior del M3, transcurren aproximadamente 210 días entre el inicio de la mineralización de la corona (a los 12 o 13 meses de edad) y la finalización del piso infundibular, a lo que siguen otros 300 días de elongación de la corona antes de la transición corona-raíz. En los lóbulos posteriores de M1 y M2 y en los lóbulos centrales y posteriores de M3, la mineralización de la corona comienza algo más tarde y la formación de la corona dura algo más que en los lóbulos anteriores.

La relación temporal predominante entre la terminación de la corona y el inicio del desgaste en los molares de artiodáctilos, como ilustra esquemáticamente Hillson para los géneros Cervus (condición de mesodonto) y Bos (condición de hipsodonto), es que la formación de la corona ya se ha completado y la formación de la raíz está muy avanzada cuando los dientes entran en desgaste. La porción alargada de la base de la corona de los molares ovinos es la principal diferencia con la situación de Cervus y Bos, donde el piso del infundíbulo está situado cerca del punto más apical del CRB (Witzel et al., observación no publicada). El patrón de crecimiento de los molares de las ovejas difiere del de muchas otras especies de artiodáctilos en que el alargamiento de la corona continúa durante un tiempo considerable después de que los dientes hayan alcanzado el contacto oclusal, una condición denominada hipselodoncia incipiente. Además de en las ovejas (y en este estudio), este patrón también se da en los berrendos, Myotragus balearicus, una especie fósil de cabra insular (X. Jordana, comunicación personal 2015), y en especies de équidos existentes y extintas.

El periodo prolongado de crecimiento de la corona en los dientes hipsodontes requiere una mayor inversión en comparación con la formación de los dientes braquidontes. La inversión adicional se debe, en parte, a un mayor número de ameloblastos y a un mayor periodo funcional del órgano del esmalte. Además, se debe reclutar un mayor número de odontoblastos y se debe formar más dentina.

El aumento de la altura de la corona requiere la persistencia prolongada de un nicho de células madre derivadas del epitelio en el asa cervical del germen del diente . Se ha demostrado que no tienen que evolucionar nuevas moléculas o vías de señalización para alterar la forma de la corona del diente o las proporciones relativas de las porciones del mismo. Más bien, los cambios en el tamaño y la forma del diente se consiguen variando los patrones de expresión temporal de los genes que codifican las moléculas de señalización existentes (BMP2 y 4, SHH, IGF, FGF10, folistatina y activina) . En los dientes de crecimiento continuo (hipselodonto), la persistencia del nicho de células madre epiteliales está igualmente ligada a la acción de diferentes moléculas de señalización (BMP4, FGF3, 9 y 10, Activina y NOTCH) . Se puede hipotetizar que las mismas o similares moléculas están implicadas en la prolongación del periodo de crecimiento de la corona de los molares de las ovejas.

El gamo (Dama dama) es una especie de cérvido con un peso corporal (hembras 35-50 kg, machos 50-80 kg ) en el rango de las razas no mejoradas de ovejas domésticas . El peso corporal de las ovejas de Soay está ligeramente por debajo de ese rango. El tiempo de formación de los molares mesodontales del gamo es sólo la mitad del de los molares hipsodontales de la oveja de Soay (CFT M1: Dama aprox. 150 días – Soay aprox. 300 días; CFT M2: Dama aprox. 220 días – Soay aprox. 470 días; CFT M3: Dama aprox. 260 días – Soay aprox. 500 días) . Los datos reportados para el desarrollo de los dientes de Dama no permiten diferenciar los tiempos de formación de las diferentes porciones de corona en el M1. Sin embargo, para el M2 y el M3 se puede demostrar que el tiempo de formación de la porción de la corona situada cuspal al suelo del infundíbulo difiere mucho menos entre el gamo y la oveja de Soay (M2: Dama aprox. 130 días – Soay aprox. 200 días; M3: Dama aprox. 180 días – Soay aprox. 210 días) que el tiempo de formación de la porción de la base de la corona (M2: Dama aprox. 90 días – Soay aprox. 260 días; M3: Dama aprox. 80 días – Soay aprox. 300 días).

Los periodos de formación de los lóbulos anteriores de los molares mandibulares de la oveja Soay determinados en nuestro estudio son varios meses más largos que los periodos totales de formación de la corona reportados para las razas modernas de ovejas sobre la base de exámenes radiográficos y/o macroscópicos . Estos estudios también informaron de un inicio más temprano de la mineralización en el M2 (al mes de edad) y el M3 (a los 9 a < 12 meses) en comparación con nuestro estudio en las ovejas de Soay. Una razón para esta discrepancia podría ser que en estos estudios las ovejas más jóvenes analizadas ya tenían de 3 a 6 , 5 o 6 meses de edad por lo que el inicio de la mineralización de la M2 tuvo que ser extrapolado. En un estudio reciente sobre ovejas Dorset, el inicio de la mineralización de M2 se registró por primera vez en animales de 88 días de edad. Este valor coincide con nuestros hallazgos para el inicio de la mineralización de M2 en ovejas Soay (a los 90 días aproximadamente). Asimismo, los periodos formativos aproximados para los lóbulos anteriores de la corona de los molares mandibulares de las ovejas de Soay (300 días para M1, 460 días para M2 y 500 días para M3) son sólo ligeramente superiores a los valores máximos dados para la formación de la corona de estos dientes en las ovejas de Shetland.

Las diferencias en los CFTs reportados entre los estudios pueden atribuirse a dos causas principales. En primer lugar, el examen radiográfico es menos adecuado para determinar la finalización de la formación de la corona que el análisis histológico de los dientes marcados o la inspección macroscópica de los dientes extraídos, como se ha informado anteriormente para los dientes humanos . En segundo lugar, la formación de la corona molar en las razas no mejoradas del norte de Europa lleva más tiempo que en las razas ovinas más mejoradas que crecen a un ritmo más rápido . Además, la marcada variación en la posición del CRB entre las diferentes áreas de la corona del diente subraya las advertencias de Upex y Dobney sobre la falta de claridad en muchos estudios con respecto a los criterios utilizados para definir la etapa de desarrollo «corona completa». Claramente, la formación de la corona es completa sólo cuando la extensión del esmalte ha cesado en todos los flancos del diente.

La marcada reducción de la EER registrada desde la cúspide hasta la cervical indica una disminución progresiva del reclutamiento de ameloblastos en el frente secretor. Nuestros resultados corroboran hallazgos anteriores en ovejas , otros bóvidos y équidos . Dado que el desgaste de los dientes en las ovejas ocurre simultáneamente con la formación de la porción cervical de la corona, la marcada reducción de la EER durante las últimas etapas de la formación de la corona contribuye a una relación equilibrada de erupción/desgaste, que fue descrita como un rasgo característico de los dientes que continúan creciendo después de alcanzar el contacto oclusal . Sin embargo, dada la discrepancia entre la tasa de desgaste reconstruida de unos 8,5 μm/día en el M1 y la EER registrada de unos 40 μm/día en el cuarto cervical de la corona molar, deben intervenir otros procesos para lograr una relación equilibrada entre erupción y desgaste. Se ha sugerido que durante la llamada fase penetrativa de la erupción dental los dientes se insertan más profundamente en la mandíbula debido a un proceso que implica una remodelación del proceso alveolar.

La tasa de desgaste estimada de M1 de 8,5 μm/día en las ovejas de Soay cae dentro del rango de tasas de desgaste molar reportadas para diferentes pastores (5,6-10,0 μm/día) . El crecimiento simultáneo de la corona y el desgaste de los dientes afecta a los valores registrados de la HWR que fueron más altos en las ovejas que aún no habían terminado la formación de la corona. Dado que el HWR del M3 se utiliza comúnmente como HI en las comparaciones entre taxones, hay que considerar que los valores de HI de los dientes con ocurrencia simultánea de formación de corona y desgaste funcional no son directamente comparables con los valores de los dientes que terminan la formación de corona antes de alcanzar el contacto oclusal . El IH de 4,6 registrado por nosotros para las ovejas de Soay es ligeramente inferior al umbral que define una condición altamente hipsodonte (> 4,75; sensu Janis ) pero ligeramente superior a los valores dados para Ovis dalli (4,08) y Ovis canadensis (4,11) . Sin embargo, asumiendo que una cierta cantidad de reducción de la corona (~ 5-10% de la altura total de la corona) ya había tenido lugar en el M3 de la oveja Soay no etiquetada con una edad aproximada de 900 días, se puede reconstruir una altura de diente de unos 39 mm para el M3 no desgastado. Dividiendo esta altura de la corona por la anchura del diente medida en este individuo (7,84 mm) se obtiene un IH de 4,97, caracterizando así a las ovejas de Soay como altamente hipsodontales.

El valor adaptativo del tiempo extendido de formación de la corona en los molares de las ovejas de Soay reside en la prolongación de su periodo funcional. Un primer intento de cuantificar la relación entre la altura relativa de los dientes y el período funcional de los molares de diferentes mamíferos herbívoros fue realizado por Kovalevky en 1874 . Acuñó el término «Zahnkapital» (capital del diente) para describir la cantidad de corona dental disponible para el desgaste, y relacionó este parámetro con la longevidad de las respectivas especies.

En un estudio sobre las etapas de desgaste de los molares mandibulares de ovejas de edad conocida, Moran y O’Connor demostraron un patrón distinto en la progresión del desgaste registrado con los códigos de referencia de Payne (PRC) . Una capa de esmalte exterior continua como parte del relieve de la superficie oclusal se alcanza en el PRC 9A en los primeros y segundos molares y en el PRC 11G en los terceros molares . En estos estadios, ambos lóbulos de los primeros y segundos molares y los lóbulos anterior y central del tercer molar aún poseen infundíbulos. Una vez alcanzado este estadio de desgaste (PRC 9A en M1 a una edad de 12 meses y en M2 a una edad de 26 meses, PRC 11G en M3 a una edad de 32 a 42 meses), no se producen más cambios en la morfología oclusal durante un periodo considerable. Esto se refleja en el hecho de que individuos de edades muy diferentes están incluidos en estas etapas de desgaste que, por lo tanto, fueron denominadas «etapas persistentes» por Moran y O’Connor . Por supuesto, esta «persistencia» es sólo aparente, ya que la altura de la corona se reduce progresivamente con la edad. La transición al siguiente estadio de desgaste se produce cuando se empieza a perder el infundíbulo del lóbulo anterior (PRC 12 A en M1/2 y PRC 14G en M3). Una vez que el desgaste del diente ha progresado por debajo del nivel del piso infundibular, la presencia de esmalte se limita a la circunferencia de la corona del diente.

También se registraron patrones de desgaste dental similares a los reportados por Moran y O’Connor en ovejas Soay de edad conocida. Las edades de las ovejas Soay que mostraban el estado de desgaste 9A en el M1 oscilaban entre 12 y 60 meses, y entre 36 y 108 meses en las que mostraban este estado de desgaste en el M2. Para los individuos que presentan el estado de desgaste 11G en el M3, se estableció un rango de edad de 60 a 132 meses. En un estudio de ovejas vivas de edad conocida (hasta 7 años) de diferentes razas, Jones reportó un rango de edad de 10 a 84 meses para la persistencia de la etapa de desgaste 9A en la M1. El logro más temprano de esta etapa en el M2 se registró a los 20 meses y a los 42 meses en el M3 (etapa de desgaste 11G).

Behr estudió el desgaste de los dientes en ovejas Karakul vivas de edad conocida (rango de edad de 3 a 13 años) utilizando una técnica de réplica dental. Su detallada descripción de las etapas de desgaste permite la asignación de PRCs a los dientes. La pérdida del infundíbulo en el lóbulo anterior (PRC 12A) ocurrió primero a los 60 meses en el M1, a los 84 meses en el M2 y a los 108 meses en el M3 (PRC 14G). Milhaud y Nezit informan de una pérdida más temprana de la infundíbula en los lóbulos anteriores de M1 (36 meses) y M2 (72 meses) en las ovejas Pre d’Alp du Sud. Según Behr, la pérdida completa de la corona en las ovejas Karakul, es decir, la exposición del tejido radicular en la superficie oclusal, se registró por primera vez a los 8 años en M1 y a los 10 años en M2. En los ejemplares más viejos de su estudio (13 años), este estadio no se había alcanzado en el M3.

Basado en los hallazgos anteriores, se pueden inferir períodos caracterizados por diferentes morfologías oclusales para los molares de oveja. La morfología oclusal máxima funcional con presencia de crestas de esmalte en los flancos bucales y linguales de la corona y alrededor del infundíbulo está presente en el lóbulo anterior del M1 durante un período de 24 a 48 meses, en el M2 de 36 a 54 meses y en el M3 de 54 a 60 meses. La mayor persistencia del infundíbulo en el M3 en comparación con el M1 y el M2 está probablemente relacionada con la mayor altura de la corona del primero. Además, puede estar implicado un desgaste menos intenso del M3 en comparación con el M1 y el M2, causado por un mayor volumen relativo de esmalte en el tercer molar en comparación con el primero y el segundo, que fue registrado por Winkler y Kaiser para diferentes mamíferos herbívoros.

En las ovejas de Soay, la morfología de la corona oclusal presente después de que el plano de desgaste haya progresado por debajo del nivel del suelo infundibular persiste durante al menos unos 4 años en el M1, 5 años en el M2 y 6 años en el M3. La presencia de una porción ampliada de la base de la corona en los molares de oveja da lugar, por tanto, a un período funcional notablemente prolongado en todos los molares y, en consecuencia, a una mayor vida útil del individuo. A este respecto, es importante tener en cuenta que la formación de esmalte en la zona infundibular se limita al período preeruptivo de crecimiento de la corona porque el órgano del esmalte en la zona infundibular se pierde en el proceso de erupción del diente. Por el contrario, la formación de esmalte en la base de la corona puede continuar también durante el período post-eruptivo.

El aumento de la altura del diente y, por tanto, de la cantidad de tejidos dentales, especialmente de esmalte, es uno de los varios medios posibles para aumentar la vida útil funcional de un diente bajo un régimen alimentario abrasivo . Otros medios posibles son una mayor dureza del esmalte y una mayor complejidad de las crestas del esmalte oclusal . Con respecto a los rasgos dentales, la falta de remodelación en el esmalte y la dentina restringe las modificaciones evolutivas de la morfología dental al periodo de odontogénesis . La inversión de recursos adicionales en el crecimiento de los dientes, que se traduce en la prolongación de la función dental, se produce, por tanto, de forma anticipada o parcialmente solapada con el periodo funcional de los dientes. Dentro de las especies, se ha demostrado que las tasas de desgaste dental están correlacionadas con la composición de la dieta, los factores ambientales y la dureza del esmalte. Estas diferencias también influyen en la longevidad, como se ha demostrado en el caso del ciervo de Sika (Cervus nippon, ) y del ciervo rojo (Cervus elaphus) y el wapití (Cervus canadensis) que presentan fluorosis dental . En el corzo (Capreolus capreolus) se ha observado una mayor longevidad en las poblaciones con una mayor altura media de los molares.

En el caso de Myotragus balearicus, la comparación de los patrones de meso y macrodesgaste con los de los artiodáctilos continentales existentes sugería una dieta dominada por el ramoneo y una tasa moderada de desgaste dental. Este hallazgo se interpretó como una indicación de que la abrasividad del alimento no era la única fuerza impulsora del aumento de la altura de la corona, sino que el período excepcionalmente largo de formación de los dientes en esta especie constituye una adaptación específica a las condiciones de la vida insular . Se discute que las limitaciones de recursos, la baja presión de la depredación y la adopción de nuevos nichos dietéticos están relacionados con una ralentización general de los procesos de desarrollo en Myotragus. No hay pruebas de una mayor longevidad en las ovejas de Soay en comparación con otras razas ovinas (continentales). Además, el patrón de crecimiento de la corona documentado aquí para las ovejas de Soay no difiere notablemente del de las ovejas del continente o de otros caprinos (cabra doméstica, muflón, gamuza, Witzel et al., observación no publicada).