Dentículos rostrales fosilizados de pez sierra tienen una cubierta de esmalte similar a los dientes
Los científicos han debatido durante mucho tiempo el origen de los dientes. ¿Evolucionaron a partir de escamas corporales que migraron a la boca de antiguos vertebrados y se adaptaron para comer, una idea conocida como la hipótesis de "afuera hacia adentro"? ¿O evolucionaron independientemente de las escamas, originándose en lo profundo de la cavidad oral y finalmente subiendo a las mandíbulas, lo que se conoce como la hipótesis de "adentro hacia afuera"?
Un nuevo estudio realizado por científicos de Penn State proporciona evidencia para la hipótesis de "afuera hacia adentro".
Según el paleontólogo de vertebrados Todd Cook, profesor asociado de biología de Penn State Behrend, el equipo no se propuso contribuir al debate sobre los orígenes de los dientes. En cambio, él y sus colegas estaban estudiando la estructura del tejido de los dentículos rostrales, que son las puntas dentadas que corren a lo largo de los alargados hocicos de los tiburones sierra y los peces sierra y se utilizan para buscar alimento y en defensa propia.
Imagen: Todd Cook, profesor asociado de biología, Penn State Behrend, es un paleontólogo de vertebrados que estudia tiburones y rayas antiguos del Paleozoico y Mesozoico de América del Norte, África del Norte y Australia. Crédito: Todd Cook, Penn State (Cortesía: Publicaciones de Wiley).
Cook, quien es el autor principal del estudio, señaló que los peces sierra pertenecen al mismo grupo que las rayas y están estrechamente relacionados con los tiburones.
El equipo examinó los dentículos rostrales fosilizados de Ischyrhiza mira, una especie perteneciente a un extinto grupo de peces sierra que vivió en aguas de América del Norte durante el período Cretácico tardío, hace entre 100 y 65 millones de años. Las muestras se habían recuperado previamente de una formación rocosa en Nueva Jersey.
Imagen derecha: Un dentículo rostral de Ischyrhiza mia, una especie perteneciente a un grupo extinto de peces sierra que vivió en aguas de América del Norte durante el período Cretácico tardío, hace entre 100 y 65 millones de años. La muestra se recuperó de una formación rocosa en Nueva Jersey. Crédito: Todd Cook, Penn State (Cortesía: Publicaciones de Wiley).
"Se cree que los dentículos rostrales son escamas modificadas debido a su ubicación en el hocico alargado y tienen una morfología externa y un patrón de desarrollo similar a las escamas", dijo Cook, explicando que, al igual que con las escamas que se encuentran en otras partes del cuerpo, para que se forme un nuevo dentículo rostral, primero se debe caer uno viejo y dejar un espacio disponible.
"Sin embargo, se sabía muy poco sobre la organización de los tejidos que forman los dentículos rostrales, en particular la capa más externa y dura conocida como esmaltoide. Dado que los dentículos rostrales son probablemente escamas corporales especializadas, planteamos la hipótesis de que el esmaltoide de los dentículos rostrales exhibiría una estructura similar al esmalteoide de las escamas corporales, que tienen una organización microcristalina simple".
Para examinar la microestructura interna de los dentículos rostrales fósiles, los investigadores seccionaron a mano las muestras, tanto transversalmente, a lo ancho, como longitudinalmente, a lo largo. A continuación, utilizaron un microscopio electrónico de barrido para estudiar la histología, o anatomía microscópica, de los dentículos rostrales.
"Sorprendentemente, el dentículo rostral esmaltado de Ischyrhiza mira era cualquier cosa menos simple; era considerablemente más complejo que el esmaltoide de las escamas corporales", dijo Cook. "De hecho, la organización general del esmaltoide en este antiguo pez sierra se parecía al del esmalteoide de diente de tiburón moderno, que ha sido bien caracterizado".
Imagen: Una sección transversal de un dentículo rostral que muestra el esmaltoide agrupado. Crédito: Todd Cook, Penn State (Cortesía: Publicaciones de Wiley)
Específicamente, señaló que tanto los dentículos rostrales de Ischyrhiza mira como los dientes de tiburón modernos tienen una cubierta de esmalte que consiste principalmente en microcristales de fluorapatita empaquetados en distintos haces. Hacia la región exterior del esmaltoide, estos haces discurren paralelos a la superficie del diente y se denominan "esmaltoide de haz paralelo". Más profundo, los paquetes se organizan al azar, una región conocida como "esmaltoide de paquetes enredados". Finalmente, pasando a través de estas capas está el "esmaltoide en haz radial", que se compone de microcristales empaquetados orientados perpendicularmente a la superficie del diente.
En términos de función, Cook explicó que tener paquetes de microcristales dispuestos en varias orientaciones permite que los dientes de tiburón resistan las tensiones mecánicas asociadas con la alimentación. De manera similar, señaló: "Es probable que la disposición de microcristales agrupados del esmaltoide de los dentículos rostrales de Ischyrhiza mira también sirviera como una forma de resistir las fuerzas mecánicas".
Sin embargo, el resultado más sorprendente y consecuente de este estudio es que hace una importante contribución al debate de larga data sobre el origen de los dientes, dijo Cook.
Específicamente, explicó: "Este hallazgo proporciona evidencia directa que respalda la hipótesis de ‘afuera hacia adentro’, ya que muestra que las escamas tienen la capacidad de desarrollar un esmaltoide complejo similar a un diente fuera de la boca. Es más parsimonioso sugerir que las escamas produjeron una microestructura agrupada similar en los dientes y los dentículos rostrales que concluir que ambas estructuras desarrollaron un esmaltoide similar de forma independiente”.
La investigación aparece en la edición de septiembre del Journal of Anatomy: Complex enameloid microstructure of † Ischyrhiza mira rostral denticles
