Trigonid crests expression in Atapuerca-Sima de los Huesos lower molars: Internal and external morphological expression and evolutionary inferences

Trigonid crest patterning in lower molars is distinctive among Late Pleistocene hominins such as Homo neanderthalensis, fossil Homo sapiens and modern humans. In this paper, we present an examination of trigonid crest patterning in the Middle Pleistocene permanent lower molar sample (n = 62) of Homo heidelbergensis from Sima de los Huesos (SH). Crest expression was assessed from 3D models of the enamel and the dentine surfaces that were produced using micro-computed tomography (microCT). The aims of our analysis are to: 1) characterize the pattern of trigonid crest expression at the outer enamel and enamel-dentine junction surfaces (OES and EDJ) of the SH sample, 2) evaluate the concordance of expression between both surfaces, and 3) place trigonid crest variation in the SH sample into a phylogenetic context. Our results reveal a greater variability in the expression of trigonid crests at the EDJ (14 types) compared to the OES (4 types). Despite this variability, in almost all cases the expression of a continuous mid-trigonid or distal crest at the OES corresponds with the expression of a continuous mesial/mid-trigonid or distal trigonid crest, respectively, at the EDJ. Thus, it is possible to predict the type of trigonid crest pattern that would be at the OES in the case of partially worn teeth. Our study points to increased variability in trigonid crest expression in M3s compared to M1s and M2s. Moreover, our analysis reveals that the SH sample matches broadly the trigonid crest patterns displayed by H. neanderthalensis and differs from those exhibited by H. sapiens, particularly in the almost constant expression of a continuous middle trigonid crest at the EDJ. However, SH hominins also exhibit patterns that have not been reported in H. neanderthalensis and H. sapiens samples. Other aspects of the variability of the trigonid crest expression at the dentine are presented and discussed.

RésuméLa configuration de la crête du trigonide des molaires inférieures est caractéristique chez les homininés du Pléistocène supérieur, Homo neanderthalensis et Homo sapiens fossile, et aussi chez les humains actuels. Dans cet article, nous présentons l’examen de la configuration de la crête du trigonide d’un échantillon de molaires inférieures permanentes (n = 62) attribuées à Homo heidelbergensis, du site Pléistocène moyen de Sima de los Huesos (SH), en Espagne. L’expression de la crête est établie en modélisant les surfaces de l’émail et de la dentine à l’aide de rendus virtuels 3D basés sur un registre microtomographique (microCT). Le but de notre analyse est : 1) de caractériser le degré d’expression et la configuration de la crête du trigonide à la surface externe de l’émail (OES) et au niveau de la jonction émail–dentine (EDJ) de l’échantillon SH, 2) d’évaluer la concordance d’expression entre les deux surfaces et 3) de replacer le degré de variation de la crête du trigonide observé au sein de l’échantillon SH dans un contexte phylogénétique. En comparaison de celle observée sur l’OES (quatre types), nos résultats révèlent une grande variabilité dans l’expression de la crête du trigonide au niveau de l’EDJ (14 types). Malgré cette variabilité, dans presque tous les cas, l’expression d’une crête du trigonide intermédiaire ou distale continue sur l’OES correspond respectivement à l’expression d’une crête du trigonide mésiale/intermédiaire ou distale continue au niveau de l’EDJ. Ainsi, à partir de l’analyse de la morphologie interne, il est possible de prévoir le type de configuration de la crête du trigonide ayant existé sur l’OES dans le cas de dents partiellement usées. Notre étude souligne une variabilité croissante dans l’expression de ce trait sur les M3s par rapport aux M1s et M2s. En outre, notre étude révèle que le degré de variation des configurations de la crête du trigonide dans l’échantillon de SH s’accorde avec celui observé chez H. neanderthalensis, mais qu’il diffère de celui de H. sapiens, en particulier dans l’expression presque constante d’une crête du trigonide intermédiaire continue au niveau de l’EDJ. Cependant, les homininés de SH révèlent aussi des configurations qui n’ont pas été observées chez H. neanderthalensis et H. sapiens. D’autres aspects de la variabilité dans l’expression de la crête du trigonide au niveau de la dentine sont présentés et discutés.