El origen de nuestros dientes

Nuestros dientes son un elemento altamente especializado que compartimos con muchas otras especies de vertebrados. Pero, ¿qué animal los desarrolló en primer lugar?

El origen de nuestros dientes puede rastrearse hasta más de 400 millones de años atrás en el tiempo, al período en el que unos extraños peces acorazados desarrollaron por primera vez mandíbulas y comenzaron a atrapar presas vivas. Somos los descendientes de estos peces, al igual que las otras 60.000 especies vivas de vertebrados con mandíbula, incluyendo tiburones, peces óseos, anfibios, reptiles, aves y mamíferos.

Un equipo internacional de científicos dirigido por la Universidad de Uppsala (Suecia), en colaboración con la ESRF, el Sincrotrón Europeo (Francia), la fuente de rayos X más brillante, ha "diseccionado" digitalmente, por primera vez, los fósiles de peces con mandíbulas más primitivos con dientes encontrados cerca de Praga hace más de 100 años. Los resultados, publicados en la revista Science, muestran que sus dientes tienen características sorprendentemente modernas.

Los dientes de los vertebrados con mandíbulas actuales revelan algunos patrones consistentes: por ejemplo, los nuevos dientes suelen desarrollarse en la parte interna de los antiguos y luego se desplazan hacia el exterior para reemplazarlos (en los humanos este patrón se ha modificado de manera que los nuevos dientes se desarrollan debajo de los antiguos, en el interior de la mandíbula). Sin embargo, hay varias diferencias entre los peces óseos (y sus descendientes los animales terrestres) y los tiburones; por ejemplo, el hecho de que los tiburones no tienen ningún hueso, su esqueleto está hecho de cartílago, y sus dientes no se adhieren a él; simplemente se asientan en la piel. En los peces óseos y los animales terrestres, los dientes siempre están unidos a los huesos de la mandíbula. Además, mientras que los tiburones se deshacen de sus dientes desgastados por completo, simplemente separándolos de la piel, los peces óseos y los animales terrestres se deshacen de los suyos disolviendo las bases de los dientes.

Esta diversidad plantea muchas preguntas sobre el origen de los dientes. Hasta ahora, los investigadores se han centrado en los fósiles de un grupo de peces antiguos que vivieron hace unos 430 a 360 millones de años, llamados artrodiros. Sin embargo, se esforzaron por comprender cómo pudieron evolucionar hasta convertirse en los dientes de los vertebrados modernos, ya que los dientes de los artrodiros son muy diferentes en posición y modo de adición de dientes en comparación con los peces óseos y los tiburones.

Un equipo de la Universidad de Uppsala, la Universidad Charles (República Checa), el Museo de Historia Natural de Londres (Reino Unido), el Museo Nacional de Praga (República Checa) y la ESRF, el Sincrotrón Europeo (Francia) se propuso determinar si este peculiar tipo de dentadura era realmente ancestral de la nuestra, o solo un vástago especializado del linaje que conduce a los modernos vertebrados con mandíbula.

Con este objetivo, recurrieron a los acantotoracidos, otro grupo de peces primitivos que se cree que son más primitivos que los artrodiros y están estrechamente relacionados con los primeros vertebrados con mandíbulas. El problema con los acantotoracidos es que sus fósiles son raros y siempre están incompletos. Los mejores provienen de la Cuenca de Praga en la República Checa, de rocas que tienen un poco más de 400 millones de años, y fueron recogidos a finales del siglo pasado. Han demostrado ser difíciles de estudiar con técnicas convencionales porque los huesos no pueden ser liberados de la roca que los encierra, y por lo tanto nunca han sido investigados en detalle.

Los investigadores utilizaron pues las propiedades únicas del ESRF, la fuente de rayos X más brillante del mundo, para visualizar la estructura interna de los fósiles en 3D sin dañarlos. En la ESRF, un anillo de 844 metros de electrones que viajan a la velocidad de la luz emite haces de rayos X de alta potencia que pueden utilizarse para escanear de forma no destructiva la materia, incluidos los fósiles.

"Los resultados fueron verdaderamente notables, incluyendo dentaduras bien conservadas que nadie esperaba que estuvieran allí" dice Valéria Vaškaninová, autora principal del estudio y científica de la Universidad de Uppsala. Los escaneos de seguimiento a mayor resolución permitieron a los investigadores visualizar el patrón de crecimiento e incluso los espacios celulares perfectamente conservados dentro de la dentina de estos dientes antiguos.

Al igual que los artrodiros, las denticiones acantotoracidas están unidas a los huesos. Esto indica que los peces óseos y los animales terrestres conservan la condición ancestral a este respecto, mientras que los tiburones están especializados en tener dientes que solo están adheridos a la piel, en contraste con la percepción común de que los tiburones son vertebrados vivos primitivos. Una vez más, como los artrodiros, los dientes de los acantotoracidos no se desprendían.

Sin embargo, en otros aspectos, las denticiones acantotoracidas son fundamentalmente diferentes de las de los artrodiros. Al igual que los tiburones, los peces óseos y los animales terrestres, los acantotoracidos solo añadían nuevos dientes en el interior; los dientes más antiguos estaban situados justo en el margen de la mandíbula. A este respecto, las denticiones de los acantotoracidos parecen notablemente modernas.

"Para nuestra sorpresa, los dientes se ajustaban perfectamente a nuestras expectativas de una dentición ancestral común para los vertebrados cartilaginosos y óseos", explica Vaškaninová.

"Estos hallazgos cambian toda nuestra comprensión del origen de los dientes" dice el co-autor Per Ahlberg, profesor de la Universidad de Uppsala. Y añade: "Aunque los acantotoracidos están entre los más primitivos de todos los vertebrados con mandíbula, sus dientes son en cierto modo mucho más parecidos a los modernos que las dentaduras artrodiras. Sus mandíbulas se parecen a las de los peces óseos y parecen ser directamente ancestrales a las nuestras. Cuando sonríes en el espejo del baño por la mañana, los dientes que te sonríen pueden remontarse a los primeros vertebrados con mandíbula".

Fuente: NCYT Amazings