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Reconstrucción volumétrica del verticilo del diente, visto desde su lado lingual (holotipo: Qianodus duplicis). La longitud de la muestra es de poco más de 2 mm. Crédito: Zhu, et al.
Raros dientes fósiles chinos han cambiado las creencias de los científicos sobre la evolución de los vertebrados.
Un equipo internacional de científicos ha descubierto restos de peces dentados que datan de hace 439 millones de años, lo que sugiere que los ancestros de los condrictios modernos (tiburones y rayas) y los osteictios (peces con aletas de lóbulos y rayas) se originaron mucho antes de lo que se pensaba.
La investigación fue publicada recientemente en una prestigiosa revista. Naturaleza.
Un sitio remoto en la provincia de Guizhou, en el sur de China, ha producido hallazgos fósiles notables, incluido un solo diente que pertenece a una nueva especie de vertebrado primitivo con mandíbula (Qianodus duplicis) del Antiguo Período Silúrico (hace unos 445-420 millones de años). Qianodus, llamado así por el nombre antiguo de la actual Guizhou, tenía elementos de dientes espirales inusuales que portaban múltiples generaciones de dientes que se habían instalado durante la vida del animal.
Reconstrucción de Qianodus duplicis nadando. Crédito: IVPP
Uno de los fósiles más raros encontrados en el sitio terminó siendo las espirales de dientes (o verticilos) de Qianodus. Debido a su pequeño tamaño, que rara vez superaba los 2,5 mm, debían examinarse con luz visible y aumento de rayos X.
Una característica destacada de los verticilos es que contenían un par de filas de dientes colocados en un espacio elevado en la base del verticilo. Estos llamados dientes primarios muestran un aumento gradual de tamaño a medida que se acercan a la espiral interna (lingual). El distinto desplazamiento entre las dos filas de dientes primarios es lo que distingue las espirales de Qianodus de las de otros vertebrados. Aunque no se ha encontrado previamente en verticilos de dientes de especies fósiles, una disposición similar de filas de dientes adyacentes también está presente en la dentición de varios tiburones modernos.
Sección virtual a lo largo de la espiral del diente en vista lateral (holotipo: Qianodus duplicis) La longitud de la muestra es de poco más de 2 mm. Crédito: Zhu, et al.
El descubrimiento muestra que los grupos de vertebrados mandibulares conocidos de la llamada «Era de los Peces» (hace 420-460 millones de años) ya se establecieron hace unos 20 millones de años.
«Qianodus nos brinda la primera evidencia tangible de la expansión de los dientes y las mandíbulas de este período temprano crítico en la evolución de los vertebrados», dijo Li Qiang de la Universidad Normal de Kujing.
A diferencia de los dientes que se desprenden constantemente de los tiburones modernos, los investigadores creen que las espirales de dientes de Qianodus se retuvieron en la boca y se hicieron más grandes a medida que el animal crecía. Esta interpretación explica el agrandamiento gradual de los dientes de reemplazo y el ensanchamiento de la base del verticilo como respuesta al aumento continuo del tamaño de la mandíbula durante el desarrollo.
Para los investigadores, la clave para restablecer el crecimiento verticilo fueron dos especímenes de formación temprana que fueron fácilmente reconocidos por su tamaño notablemente más pequeño y menos dientes. La comparación con rotíferos más maduros les dio a los paleontólogos una visión poco común del mecanismo del desarrollo temprano de los dientes de los vertebrados. Estas observaciones sugieren que los dientes primarios se formaron primero, mientras que la adición de los dientes laterales (accesorios) ocurrió más tarde en el desarrollo.
reconstrucción de Qianodus duplicis, un animal vertebrado con una mandíbula primitiva. Crédito: Zhang Heming
«A pesar de sus peculiaridades, las rotaciones de los dientes están, de hecho, registradas 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 poco espaciados».
Los investigadores afirman que este también fue el caso con Qianodus. Llegaron a esta conclusión al estudiar las pequeñas espirales (de 1 a 2 mm de largo) 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 de los rotíferos tienen una clara inclinación hacia la izquierda o hacia la derecha, lo que indica las posiciones en la rama opuesta de la mandíbula», dice el Prof. Academia china de ciencias.
Estas observaciones están respaldadas por un árbol filogenético que identifica a Qianodus como un pariente cercano de grupos de condrictios extintos con dentición basada en verticilos.
«Nuestra línea de tiempo revisada para el origen de los principales grupos de vertebrados con mandíbula es consistente con la opinión de que su diversificación inicial ocurrió a principios del Silúrico», dijo el Prof.
El descubrimiento de Qianodus proporciona evidencia tangible de la existencia de vertebrados dentados y dientes de tiburón que evolucionaron decenas de millones de años antes de lo que se pensaba. El análisis filogenético presentado en el estudio muestra a Qianodus como un condrictio primitivo, lo que sugiere que los peces con mandíbula ya eran bastante diversos en el Silúrico Inferior y aparecieron poco después de la evolución de la mineralización ósea en el linaje ancestral de los vertebrados sin mandíbula.
«Esto pone en duda los modelos evolutivos actuales para el surgimiento de innovaciones clave en vertebrados, como dientes, mandíbulas y apéndices emparejados», dijo el coautor del estudio, Ivan Sansom. universidad de birmingham.
Referencia. Plamen S. Andreev, Iván J. The Oldest Mosque Teeth por Sansom, Xiang Li, Wenjin Zhao, Jianghua Wang, Chun-Chieh Wang, Lijian Peng, Liantao Jia, Tuo Qiao y Ming Zhu, 28 de septiembre de 2022. Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-022-05166-2
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