Compagopiscis e l’origine dei denti

Lo sviluppo dei denti ha sicuramente rappresentato un punto focale nell’evoluzione dei vertebrati. Il possesso di mascelle ben sviluppate e di denti ha infatti permesso ai vertebrati di ampliare notevolmente la loro distribuzione ecologica: oggi esistono vertebrati insettivori, carnivori, granivori, frugivori, erbivori e tutta una serie di microspecializzazioni legate all’apparato masticatorio.Tuttavia, il mondo non è sempre stato dominato da creature



Lo sviluppo dei denti ha sicuramente rappresentato un punto focale nell’evoluzione dei vertebrati. Il possesso di mascelle ben sviluppate e di denti ha infatti permesso ai vertebrati di ampliare notevolmente la loro distribuzione ecologica: oggi esistono vertebrati insettivori, carnivori, granivori, frugivori, erbivori e tutta una serie di microspecializzazioni legate all’apparato masticatorio.

Tuttavia, il mondo non è sempre stato dominato da creature con le mascelle: nei primi periodi del Paleozoico, in particolare dall’Ordoviciano medio al Devoniano inferiore (470 – 397 milioni di anni fa) i vertebrati più comuni erano pesci non muniti di mascelle (agnati, come le attuali lamprede), filtratori o micropredatori, il cui apparato boccale era costituito prevalentemente da piastre orali mobili. Nonostante la loro grande diffusione, gli agnati rappresentavano però solo una parte limitata della rete trofica, specialmente legata al fondale marino. Il vero cambio di marcia dei vertebrati avvenne con lo sviluppo di mascelle e denti, che diede la possibilità a questi animali di radiarsi in nicchie ecologiche prima a loro precluse. In breve tempo, a partire dal Devoniano, i pesci con mascelle divennero i predatori di vertice degli ambienti acquatici, si radiarono a livello globale in tutti gli ambienti e conquistarono le terre emerse. Gli agnati si estinsero quasi completamente.

Come però i vertebrati acquisirono questo importante tratto anatomico resta ancora un mistero e da molto tempo questo argomento impegna le ore dei paleontologi. I più primitivi vertebrati con mascelle (= gnatostomi) noti, i Placodermi (gruppo che però potrebbe essere parafiletico, con forme più vicine ai vertebrati con mascelle attuali e altre meno), presentano infatti delle mascelle formate da piastre gnatali, in cui la funzione di taglio tipica dei denti è esercitata dai margini di queste piastre dentali. Insomma, le mascelle fanno quello che dovrebbero fare i denti, senza che quest’ultimi siano presenti.

Fino a poco tempo fa si pensava dunque che l’evoluzione dei denti e delle mascelle fosse asincrona, con i primi vertebrati con mascelle che avrebbero avuto un apparato masticatore formato si da mascelle vere e proprie, ma senza denti. Un nuovo studio, pubblicato su Nature ha recentemente svelato nuove importanti informazioni su questo aspetto dell’evoluzione dei vertebrati. Sottoponendo vari esemplari del placoderma Compagopiscis croucheri, di cui si sono preservati un gran numero di fossili in ottime condizioni di conservazione, ai raggi X e studiandoli mediante sofisticate apparecchiature elettroniche, i ricercatori hanno potuto esaminare non solo l’anatomia interna dell’apparato masticatore di questa specie, ma anche ricavare dati riguardo alle fasi di sviluppo di questa complessa parte anatomica.

Uno dei più grandi problemi nel capire se i placodermi avessero o meno veri denti era l’impossibilità di verificare il loro sviluppo e la loro omologia con i denti degli altri vertebrati con mascelle. Grazie a queste apparecchiature, si è potuto constatare come la serie di sviluppo dei denti di Compagopiscis è compatibile con quella osservabile in vari pesci ossei. Studiando esemplari di varie dimensioni ascrivibili a diversi stadi di crescita, essi hanno verificato come le piastre gnatali siano in possesso di veri e propri denti, presenti già nelle prime fasi di sviluppo di questo taxon. La morfologia boccale di Compagopiscis rispecchia quella di altri placodermi, dunque è possibile che i denti si siano originati contemporaneamente o al limite subito dopo l’innovazione delle mascelle, rigettando le ipotesi precedenti.

Inoltre, essi hanno potuto constatare come la principale differenza tra i denti di questo placoderma e quella degli gnatostomi attuali consiste nel fatto che i denti qui non sono sostituibili, come invece nella maggior parte degli altri vertebrati dotati di mascelle. Dunque, è stato possibile anche studiare la possibile evoluzione dei denti, con quest’ultimi che si sarebbero originati in contemporanea con la formazione delle mascelle e che poi durante il corso dell’evoluzione avrebbero acquisito pian piano le caratteristiche (possibilità di essere sostituiti, differente morfologia, eterodonzia, etc.) che avrebbero portato i loro possessori ad avere una marcia in più rispetto agli altri vertebrati.

Marco Castiello


Riferimenti:
Martin Rücklin, Philip C. J. Donoghue, Zerina Johanson, Kate Trinajstic, Federica Marone, Marco Stampanoni. Development of teeth and jaws in the earliest jawed vertebrates. Nature, 2012; DOI: 10.1038/nature11555