Dientes fósiles raros anulan puntos de vista de larga data sobre la evolución de los vertebrados

Un equipo internacional de investigadores ha descubierto restos de un pez dentado de 439 millones de años de antigüedad que sugieren que los ancestros de los modernos osteictios (peces con aletas de rayas y lóbulos) y condrictios (tiburones y rayas) se originaron mucho antes de lo que se pensaba.

Hallazgos relacionados fueron publicados en Naturaleza el 28 de septiembre.

Un sitio remoto en la provincia de Guizhou, en el sur de China, que contiene secuencias de capas sedimentarias del distante período Silúrico (hace unos 445 a 420 millones de años) ha producido hallazgos fósiles espectaculares, que incluyen dientes identificado como perteneciente a una nueva especie (Qianodus duplicis) de vertebrado primitivo mandibular. Llamado así por el antiguo nombre de la moderna Guizhou, Qianodus tenía dientes peculiares en forma de espiral, que llevaban varias generaciones de dientes que se fueron agregando a lo largo de la vida del animal.

Los verticilos de dientes (o verticilos) de Qianodus resultaron ser uno de los fósiles menos comunes recuperados del sitio. Son elementos pequeños que rara vez alcanzan los 2,5 mm y, como tales, tuvieron que ser estudiados bajo aumento con luz visible y radiación de rayos X.

Una característica notable de los verticilos es que contenían un par de filas de dientes colocados en un área medial elevada de la base del verticilo. Estos llamados dientes deciduos muestran un aumento incremental de tamaño hacia la porción interna (lingual) del verticilo. Lo que hace que los verticilos de Qianodus sean inusuales en comparación con los de otros vertebrados es el claro desplazamiento entre las dos filas de dientes temporales. También se observa una disposición similar de filas de dientes vecinos en la dentición de algunos tiburones modernos, pero no se ha identificado previamente en las espirales de dientes de especies fósiles.

El descubrimiento indica que los grupos conocidos de vertebrados con mandíbulas de la llamada «Era de Piscis» (hace 420 a 460 millones de años) ya se establecieron unos 20 millones de años antes.

«Qianodus nos brinda la primera evidencia tangible de dientes y, por extensión, mandíbulas, de este crítico período temprano en la evolución de los vertebrados», dijo Li Qiang de la Universidad Normal de Qujing.

A diferencia de los dientes que se desprenden continuamente de los tiburones modernos, los investigadores creen que las espirales de dientes de Qianodus se mantuvieron en la boca y aumentaron de tamaño a medida que el animal crecía. Esta interpretación explica el aumento gradual de los dientes de reemplazo y el ensanchamiento de la base del verticilo en respuesta al aumento continuo del tamaño de la mandíbula durante el desarrollo.

Para los investigadores, la clave para reconstruir el crecimiento verticilo eran dos especímenes en una etapa temprana de formación, fácilmente identificables por sus tamaños notablemente más pequeños y menos dientes. Una comparación con los verticilos maduros más numerosos ha proporcionado a los paleontólogos una visión poco común de la mecánica del desarrollo de la dentición temprana de los vertebrados. Estas observaciones sugieren que los dientes primarios fueron los primeros en formarse, mientras que la adición de dientes espirales laterales (accesorios) ocurrió más tarde en el desarrollo.

«A pesar de sus peculiaridades, se han reportado verticilos de dientes en muchos linajes extintos de condrictios y osteictios», dijo Plamen Andreev, autor principal del estudio. «Algunos de los primeros condrictios incluso construyeron su dentición completamente a partir de verticilos muy cercanos».

Los investigadores afirman que este también fue el caso de Qianodus. Llegaron a esta conclusión después de examinar las diminutas espirales (de 1 a 2 mm de longitud) de la nueva especie con radiación de sincrotrón, un proceso de tomografía computarizada que utiliza rayos X de alta energía de un acelerador de partículas.

«Nos sorprendió descubrir que las filas de dientes en las espirales tienen un claro desplazamiento hacia la izquierda o hacia la derecha, lo que indica las posiciones en la rama opuesta de la mandíbula», dijo el profesor Zhu Min del Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados de la Academia China. de Ciencias. .

Estas observaciones están respaldadas por una árbol filogenético lo que identifica a Qianodus como un pariente cercano de los grupos extintos de chondrichthye con denticiones en espiral.

«Nuestra línea de tiempo revisada para el origen de los principales grupos de vertebrados con mandíbulas está de acuerdo con la opinión de que su diversificación inicial ocurrió a principios del Silúrico», dijo el Prof. Zhu.

El descubrimiento de Qianodus proporciona evidencia tangible de la existencia de vertebrados dentados y patrones de dentición similares a los de los tiburones decenas de millones de años antes de lo que se pensaba. O análisis filogenético presentado en el estudio identifica a Qianodus como un condrictio temprano, lo que implica que los peces con mandíbula ya eran bastante diversos en el Silúrico Inferior y surgieron poco después de la evolución de la mineralización esquelética en linajes ancestrales de vertebrados sin mandíbula.

«Esto pone en duda los modelos evolutivos actuales para el surgimiento de innovaciones clave en vertebrados, como dientes, mandíbulas y apéndices pares», dijo Ivan Sansom, coautor del estudio de la Universidad de Birmingham.