Sapere cosa mangiavano gli animali estinti è stato a lungo determinato analizzando gli isotopi di carbonio bloccati all'interno dei denti fossili. Per due decenni, si è ipotizzato che un valore isotopico chiave in queste equazioni sia lo stesso per tutti i mammiferi erbivori, ma una nuova ricerca guidata da Julia Tejada-Lara dell'American Museum of Natural History e della Columbia University, e pubblicato sulla rivista Atti della Royal Society B , contraddice tale ipotesi, rivelando che il valore cambia con le dimensioni del corpo.

Inferire la dieta dei vertebrati estinti dipende tradizionalmente dai dati anatomici per una specie, ad esempio, la forma dei denti, l'altezza e la quantità di usura dello smalto dei denti, e la configurazione del cranio e della mascella. Ma più recentemente, i ricercatori hanno iniziato a utilizzare analisi di isotopi di carbonio stabili (δ13C) per determinare direttamente i cibi che gli erbivori estinti mangiavano in vita. Isotopi stabili del carbonio, che si formano in proporzioni specifiche all'interno delle piante, sono conservati nei tessuti del corpo degli animali che mangiano quelle piante. Prelevando campioni dalle ossa dell'animale, i denti, unghie dei piedi, o altro materiale biologico, i paleontologi possono determinare i tipi di piante consumate dai singoli animali, come specie diverse potrebbero aver suddiviso le risorse nello stesso habitat, e anche precipitazioni complessive o altre caratteristiche ambientali.

"Gli studi sugli isotopi di carbonio stabili ora sono una parte essenziale dei nostri strumenti scientifici, informando su una vasta gamma di argomenti paleontologici e geologici, dalle interazioni predatore-preda alle antiche stime delle precipitazioni, " ha detto John Flynn, un coautore dello studio e il curatore Frick dei mammiferi fossili nella divisione di paleontologia del museo. "L'applicazione delle nostre nuove formule che tengono conto degli effetti sulla dimensione corporea è essenziale per una comprensione più accurata della storia delle diverse specie, ecosistemi, e climi nella storia della Terra".

Come un animale incorpora carbonio dalla sua dieta nel suo tessuto corporeo, una serie di processi fisiologici influenza la quantità e le proporzioni in cui gli isotopi di carbonio vengono effettivamente assorbiti. Sulla base di studi su mucche e altri grandi ungulati, gli scienziati hanno ampiamente ipotizzato che i tessuti scheletrici di tutti i mammiferi erbivori siano "arricchiti" di circa 14 per mille (14 parti su mille) in isotopi di carbonio stabili rispetto al cibo che mangiano. quella costante, chiamato valore di arricchimento, è una parte essenziale dell'equazione che gli scienziati usano per le analisi geochimiche delle diete degli animali. Ma Tejada-Lara, uno studente laureato al Museo e al Dipartimento di Scienze della Terra e dell'Ambiente della Columbia University, che studiava i bradipi, sospettava che qualcosa fosse stato trascurato con questa equazione valida per tutti.

"Utilizzando un unico valore per tutti i mammiferi erbivori, dalle scimmiette agli elefanti giganti, mi sembrava una grande supposizione, " disse Tejada-Lara, l'autore principale dello studio. "Ho deciso di dare un'occhiata più da vicino al valore di arricchimento dei bradipi viventi e fossili perché sono valori anomali in una serie di tratti rispetto ai mammiferi erbivori nel loro insieme".

In collaborazione con lo Zoo Huachipa di Lima, Perù, Tejada-Lara ha campionato il cibo e la polvere dei denti, raccolti durante le cure dentistiche veterinarie di routine, di due specie di bradipi moderni:il bradipo tridattilo (Bradypus variegatus) e il bradipo due dita (Choloepus hoffmanni). I bradipi analizzati sono stati alimentati con una dieta controllata e costante fin dalla giovane età, dando ai ricercatori la possibilità di misurare direttamente la quantità di isotopi di carbonio stabili che ingeriscono. Quando i ricercatori hanno calcolato il valore di arricchimento dell'isotopo di carbonio sulla base di campioni prelevati dai denti dei bradipi, hanno determinato che fosse 10 per mil per i bradipi tridattili e 12 per mil per i bradipi con due dita.

Hanno quindi misurato il valore di arricchimento per il bradipo terrestre gigante estinto Mylodon darwinii, che visse in Sudamerica fino alle 10 circa, 000 anni fa. Campionando lo sterco recuperato con il fossile e i denti dell'esemplare, i ricercatori hanno determinato che il tessuto dentale era arricchito di circa 15,5 per mille rispetto alle proporzioni nel carbonio alimentare.

"Si tratta di una variazione del 5 per mille all'interno di un singolo gruppo di mammiferi, " ha detto Tejada-Lara. "Questo può fare una grande differenza nell'interpretazione dei risultati della ricerca, compreso il potenziale di questa scoperta per fornire maggiore precisione su come si è evoluta l'evoluzione della dieta nella nostra stessa stirpe, perché i primati includono specie piccole e grandi."

I ricercatori hanno combinato i dati sul bradipo con i valori di arricchimento calcolati per una serie di altri mammiferi erbivori con diete note, dalle arvicole della prateria ai maiali alle giraffe, e ha trovato uno schema drammaticamente chiaro:il valore di arricchimento generalmente aumenta insieme alle dimensioni del corpo. Hanno scoperto che a 9,1 per mille, il topo domestico (Mus musculus) aveva il valore più basso tra quelli misurati, e il bradipo estinto Mylodon aveva il valore più grande. Sulla base di questo studio, il team di ricerca ha proposto nuovi modelli di come il carbonio viene incorporato nei mammiferi che si nutrono di piante, dal cibo ai denti, affinché il campo scientifico si integri nei loro studi su animali ed ecosistemi moderni e antichi.

Lo studio ha anche trovato un diverso modello di arricchimento a seconda della composizione del tratto digestivo di un animale, in particolare se l'animale è un fermentatore dell'intestino anteriore o posteriore. Come risulta, il bradipo di terra gigante Mylodon era un fermentatore del foregut che produceva enormi quantità di metano.