Un nuevo método hace que la investigación oral no sea letal
¿Podemos examinar los dientes de peces vivos y otros vertebrados en detalle, repetidamente a lo largo del tiempo, sin dañarlos?
Anteriormente, a menudo era necesario sacrificar pequeños animales para obtener información precisa, pero ahora los científicos han encontrado una nueva forma de estudiar de forma humana las características dentales detalladas de los vertebrados. Este método personalizable se puede utilizar tanto para animales vivos como para especímenes de museo.
Moldes personalizables para impresiones precisas
Investigadores del Instituto de Ciencia y Tecnología de Okinawa (OIST) y sus colaboradores aplicaron técnicas de impresión dental humana para estudiar los dientes de peces de una especie llamada Polypterus senegalus.
Este pez ha estado separado de otras especies de peces durante unos 360 millones de años. Debido a este largo período de aislamiento evolutivo, Polypterus aún posee muchas características primitivas que brindan importante información sobre el desarrollo temprano de los peces óseos.
Imagen derecha: Cómo funciona el molde dental: Los investigadores toman impresiones de dientes de peces, utilizando un pez llamado Polypterus como ejemplo; (A) Modelo 3D del molde que muestra vistas mandibular/inferior, maxilar/superior y lateral; (B) partes de la cubeta de impresión etiquetadas; (C-D) agregando el material de masilla a ambos lados del molde; (E-F) el pez mordiendo el material de masilla. Crédito: Wibisana et al., 2024
El proceso de toma de impresiones comienza con la sedación del animal. A continuación, se prepara la cavidad bucal secando suavemente los dientes al aire y utilizando un material de impresión de masilla de alta viscosidad para limpiarlos.
A continuación, se aplica un material de polivinilsiloxano de baja viscosidad y más preciso (un material de impresión muy utilizado en odontología) en cubetas prefabricadas e impresas en 3D hechas a medida para capturar impresiones detalladas. El procedimiento completo suele tardar entre cinco y diez minutos.
Uno de los principales desafíos que enfrentaron los investigadores fue trabajar con el pequeño tamaño de los peces, ya que sus mandíbulas eran solo del tamaño de un dedo y los dientes individuales medían menos de un milímetro de largo. Otras limitaciones incluían la necesidad de cortar con precisión las impresiones para escanearlas y la imposibilidad de ver el interior de la estructura de los dientes.
Sin embargo, los investigadores realizaron el procedimiento con éxito en 60 peces sin que se produjeran muertes. Observaron detallados patrones de microdesgaste (pequeños patrones en la superficie de los dientes que resultan del uso a lo largo del tiempo).
Imagen derecha: Proceso paso a paso de toma de impresiones de dientes de peces: Los investigadores tomaron moldes de dientes de peces Polypterus (de unos 20 cm de largo); (A) preparando los materiales; (B) sedando cuidadosamente al pez; (C) secar la zona de la boca con aire comprimido; (D-E) limpiar los dientes con masilla dental; (F) aplicar el material de moldeo a la cubeta; (G-H) tomar la impresión presionando suavemente las mandíbulas del pez sobre el molde mientras se sostiene su cabeza. Crédito: Wibisana et al., 2024
Seguimiento dental no destructivo
"Anteriormente, los investigadores tenían que sacrificar especímenes para estudiar sus dientes mediante tomografías computarizadas u otros métodos", describió el Dr. Ray Sallan cómo el método ofrece varias ventajas significativas con respecto a las técnicas tradicionales.
"Este nuevo método permite realizar un examen no destructivo de especímenes vivos, lo que permite a los investigadores seguir el reemplazo y el desarrollo de los dientes a lo largo del tiempo. Es muy valioso para estudiar especies raras o especímenes de museo que no se pueden dañar".
La nueva técnica tiene amplias aplicaciones en diversos campos. Puede utilizarse para estudiar patrones de microdesgaste con el fin de comprender los hábitos alimentarios, lo que resulta especialmente útil para comparar especies modernas con fósiles y determinar patrones alimentarios antiguos. El método también se puede aplicar para estudiar la biomecánica de la mandíbula, rastrear cambios de desarrollo y examinar la anatomía comparativa entre especies.
Imagen: A-B) Molde completo que muestra (A) impresiones de la mandíbula superior y (B) de la mandíbula inferior; (C-D) exploraciones detalladas de la mandíbula superior que muestran (C) el diente posterior y (D) el diente frontal. Crédito: Wibisana et al., 2024
El estudiante de doctorado del OIST y coautor principal, Johannes Wibisana, de la Unidad de Genómica y Sistemas Reguladores, destacó la versatilidad de la técnica para estudiar diferentes animales.
"Al comprobar las mismas características en distintas especies, podemos comparar objetivamente las variaciones debidas a la dieta, a problemas de crecimiento o a la genética. Este método nos permite crear gráficos que muestran las diferencias entre especies o individuos. Los rasgos dentales de diversas especies proporcionan un valioso conjunto de datos para el análisis", afirmó.
Los investigadores están trabajando actualmente en nuevos experimentos utilizando este método con ejemplares de peces y otros vertebrados más grandes. Están particularmente interesados en estudiar los patrones de reemplazo dentario, que nunca antes se habían cuantificado en peces vivos. Solo los mamíferos tienen dientes permanentes en la edad adulta, mientras que a otros vertebrados les crecen nuevos dientes regularmente a lo largo de su vida.
"Nuestro método tiene muchas potenciales aplicaciones y puede ser ampliamente utilizado, especialmente por museos e investigadores que toman muestras de la biodiversidad. Ahora podemos estudiar y comparar de forma segura y económica las estructuras de la boca, revelando diferencias y minuciosa información a la que antes no se podía acceder", añadió la profesora Lauren Sallen, líder de la Unidad de Macroevolución y autora principal.
La investigación se ha publicado en el Journal of Morphology: Modifiable clinical dental impression methods to obtain whole-mouth and detailed dental traits from vertebrates
