Sull’origine dei denti dei vertebrati

Nuove indagini sull’evoluzione dei denti mostrano come il loro sviluppo, dall’interno verso l’esterno, sia una condizione ancestrale e non derivata come si è lungo pensato


L’origine dei denti dei vertebrati (compresi i nostri) risale a più di 400 milioni di anni fa, al Devoniano (Pikaia ne ha parlato qui), quando fecero la comparsa i pesci corazzati dotati di mascelle (chiamati placodermi) e non più di una bocca fissa come gli agnati. Tutti i vertebrati attuali sono i discendenti di questi pesci: squali, pesci ossei, anfibi, rettili, uccelli e mammiferi. La crescita dei denti è molto simile in tutti i vertebrati moderni: generalmente, i nuovi denti si sviluppano sul lato interno della mandibola e poi si spostano verso l’esterno sostituendo quelli vecchi (nell’uomo i nuovi denti si sviluppano al di sotto di quelli vecchi, in profondità all’interno della mandibola).

Ci sono, tuttavia, diverse differenze tra i pesci ossei (e vertebrati terrestri) e gli squali. Gli squali non hanno ossa (il loro scheletro è composto solo da cartilagine): i loro denti quindi sono infatti poggiati direttamente sulla pelle e si staccano quando sono consumati o danneggiati. Nei pesci ossei e nei vertebrati terrestri (tetrapodi, Pikaia ne ha parlato qui), i denti sono sempre attaccati, in maniera più o meno solida, alle ossa della mandibola. I denti di questi si staccano quando vengono dissolte le loro basi.

Questa diversità solleva molti interrogativi sull’origine dei denti. Fino ad oggi, i ricercatori si sono concentrati sui fossili di un gruppo di antichi placodermi vissuti circa 430-360 milioni di anni fa, chiamati Artrodiri (Ordine Arthrodira), che erano tra i pochi antichi vertebrati con la mascella in cui si conoscevano i denti. Tuttavia, hanno faticato a capire come avrebbero potuto evolversi nei denti dei vertebrati moderni, poiché si è scoperto che i denti degli Artrodiri possono svilupparsi anche sulla parte esterna della bocca, a differenza dei vertebrati e degli squali.

Una recente ricerca, pubblicata sulla rivista Science, mostra come i denti di un gruppo di pesci corazzati, gli Acantotoracidi, più primitivo degli Artrodiri ma sempre appartenente alla classe dei placodermi, abbiano caratteristiche di sviluppo molto più simile a quelle dei moderni vertebrati. Il team internazionale di scienziati, grazie ai potenti raggi X dell’ESRF (European Synchrotron), ha potuto scansionare digitalmente i più primitivi fossili di pesci, dotati di mascelle con denti, trovati vicino a Praga più di 100 anni fa. Per procedere con l’analisi, i ricercatori hanno confrontato i fossili di alcuni Acantotoracidi con quelli degli Artodiri. I resti degli Acantotoracidi sono molto rari e delicati: l’utilizzo dei raggi X è stato un fattore chiave per evitare la degradazione e ottenere delle immagini estremamente precise e raffinate dell’interno di questi fossili.

I ricercatori hanno scoperto che, come per gli Artrodiri, le dentature degli Acantotoracidi sono attaccate alle ossa. Ciò indica che i pesci ossei e i vertebrati terrestri posseggono, con molta probabilità, la condizione ancestrale, mentre gli squali sono specializzati nell’avere denti che sono attaccati solo alla pelle: una condizione quindi, per quanto riguarda lo sviluppo dei denti, derivata. Inoltre, come gli squali, i pesci ossei e i tetrapodi, gli Acantotoracidi sviluppavano i nuovi denti solo all’interno e i denti più vecchi si trovavano proprio sul margine della mandibola.

Inoltre il team ha osservato che le ossa dentarie degli Acantotoracidi portano anche piccoli elementi dentinali della pelle sulla loro superficie esterna, un carattere condiviso con altri pesci ossei primitivi, ma non con gli Artrodiri. Questa è una differenza importante perché dimostra che le ossa della mandibola degli Acantotoracidi si trovavano proprio sul bordo della bocca, come quelle dei pesci ossei, mentre le ossa della mandibola degli Artrodiri si trovavano più in profondità. Unico nel suo genere, un acantotoracide (Kosoraspis) mostra una transizione graduale di forma da questi elementi dentinali verso i denti veri vicini, mentre un altro (Radotina) ha denti veri quasi identici ai suoi elementi dentinali della pelle in forma. Questo potrebbe essere la prova che i denti veri e propri si sono evoluti a partire da elementi della dentina sulla pelle. I ricercatori quindi propongono la tesi che il modello di sviluppo dei denti degli Acantotoracidi sia quello ancestrale a tutti i vertebrati.

Questa scoperta mostra come moderne tecniche non invasive di analisi dei reperti fossili permettano di chiarire aspetti dell’evoluzione e di migliorare le nostre conoscenze a riguardo.


Fonti
Valéria Vaškaninová, Donglei Chen, Paul Tafforeau, Zerina Johanson, Boris Ekrt, Henning Blom, Per Erik Ahlberg. Marginal dentition and multiple dermal jawbones as the ancestral condition of jawed vertebrates. Science, 2020 DOI: 10.1126/science.aaz9431

Immagine: ©Jan Sovak