Parte di una mandibola del Lophosteus, un pesce osseo fossile di 422 milioni di anni, visualizzato con una tecnica a raggi X ad alta risoluzione. A destra, la superficie della mandibola è mostrata in grigio. Al centro, i denti esposti sono evidenziati in oro e odontodi dermici nei toni del viola, rosa e rosso. A sinistra, l’osso stesso è reso trasparente, rivelando i vasi sanguigni interni e le cavità della polpa, mostrati in blu e verde, così come i denti incastonati e gli odontodi dermici.
Un nuovo studio pubblicato oggi su eLife mostra che denti e strutture dure chiamate odontoidi dermici sono correlati evolutivamente, derivanti dallo stesso sistema di sviluppo.
Questi ritrovamenti in antichi fossili di pesci contraddicono le affermazioni consolidate sulla differenza tra le due strutture basate sugli squali moderni, e forniscono nuove potenziali intuizioni sulle origini e lo sviluppo dei denti.
Gli odontodi sono strutture dure fatte di dentina, la sostanza principale nell’avorio, e si trovano sulle superfici esterne di animali con spina dorsale (vertebrati). I denti sono un esempio di odontoidi, ma alcuni animali li hanno anche sulla pelle, come le “squame” dentarie degli squali. Questi sono conosciuti come odontodi dermici.
“Si pensa che i denti e gli odontodi dermici si siano evoluti separatamente perché sembrano svilupparsi in modi diversi”, dice l’autore principale Donglei Chen, un ricercatore del Dipartimento di Biologia Organistica dell’Università di Uppsala, Svezia. “Tuttavia, la maggior parte di ciò che sappiamo è limitata agli squali moderni, in cui la differenza tra queste strutture è diventata molto netta. Per capire più chiaramente il rapporto tra le due strutture, abbiamo dovuto ricorrere ai dati fossili”.
Il team ha esaminato i fossili di uno dei primi pesci ossei chiamati Lophosteus, vissuto più di 400 milioni di anni fa. Hanno scelto questo pesce perché rappresenta uno stadio iniziale dell’evoluzione dei denti, avvicinandoli all’epoca in cui denti e odontodi dermici avrebbero potuto separarsi nella speranza che ogni somiglianza di sviluppo tra i due sarebbe stata più evidente.
I ricercatori hanno usato l’imaging a raggi X ad alta risoluzione per esaminare la struttura tridimensionale degli odontodi nel Lophosteus in diversi stadi di sviluppo. Hanno scoperto che l’aspetto degli odontodi era simile nelle prime fasi dello sviluppo, ma sarebbe cambiato a seconda che si sviluppasse nella bocca o nel viso. Questo suggerisce che c’erano diversi segnali chimici in ogni area che indirizzavano il loro sviluppo. Nelle fasi successive, alcuni odontodi dermici si sarebbero spostati dalla faccia alla bocca e avrebbero cominciato ad assomigliare ai denti.
Questi risultati suggeriscono che entrambi i tipi di odontodi sono in grado di rispondere agli stessi segnali che controllano lo sviluppo dell’altro e sono fatti dallo stesso sistema di sviluppo – non sistemi separati come si pensava in precedenza.
“Oltre a gettare luce sull’evoluzione iniziale dei nostri denti, i nostri risultati indicano una relazione evolutiva-sviluppo non riconosciuta in precedenza tra denti e odontoidi dermici”, dice l’autore senior Per Ahlberg, Ph.D., professore presso il Dipartimento di Biologia Organistica dell’Università di Uppsala. “Questo ha potenziali implicazioni per la comprensione della segnalazione che si verifica durante lo sviluppo e potrebbe ispirare nuove linee di ricerca sullo sviluppo in altri organismi”.
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