Rarissimi denti fossili ribaltano opinioni a lungo sostenute sull’evoluzione dei vertebrati


Ecco come sarebbe apparso Qianodus duplicis.

Un team internazionale di ricercatori ha scoperto resti di un pesce dentato risalenti a 439 milioni di anni fa che suggeriscono che gli antenati dei moderni osteitti (pesci con pinne a raggi e lobi) e condritti (squali e razze) si sono originati molto prima di quanto si pensasse.

La ricerca è stata pubblicata su Nature.

Un sito remoto nella provincia di Guizhou, nella Cina meridionale, contenente sequenze di strati sedimentari risalenti al lontano periodo Siluriano (circa 445-420 milioni di anni fa), ha prodotto spettacolari reperti fossili, tra cui denti isolati identificati come appartenenti a una nuova specie (Qianodus duplicis) di un vertebrato mascellare primitivo. Chiamato come l’antico nome dell’odierno Guizhou, Qianodus possedeva particolari elementi dentali a spirale che portavano più generazioni di denti aggiunti nel corso della vita dell’animale.

Le spirali dentarie (o verticilli) di Qianodus si sono rivelate uno dei fossili meno comuni recuperati dal sito. Sono elementi di piccole dimensioni, che raramente raggiungono i 2,5 mm, e come tali hanno dovuto essere studiati sotto ingrandimento con luce visibile e raggi X.

Una caratteristica evidente dei verticilli è che contengono una coppia di file di denti incastonati in un’area mediale rialzata della base del verticillo. Questi cosiddetti denti primari mostrano un aumento progressivo delle dimensioni verso la parte interna (linguale) del verticillo. Ciò che rende i verticilli di Qianodus insoliti rispetto a quelli di altri vertebrati è il chiaro sfalsamento tra le due file di denti primari. Una disposizione simile delle file di denti vicine è presente anche nelle dentizioni di alcuni squali moderni, ma non è stata identificata in precedenza nei verticilli dentari delle specie fossili.

La scoperta indica che i noti gruppi di vertebrati mascellari della cosiddetta “Età dei pesci” (420-460 milioni di anni fa) erano già presenti circa 20 milioni di anni prima.

Il Qianodus ci fornisce la prima prova tangibile dell’esistenza di denti, e per estensione di mascelle, di questo primo periodo critico dell’evoluzione dei vertebrati”, ha dichiarato Li Qiang della Qujing Normal University.

A differenza dei denti che si staccano continuamente dagli squali moderni, i ricercatori ritengono che i verticilli dei denti di Qianodus fossero conservati nella bocca e aumentassero di dimensioni man mano che l’animale cresceva. Questa interpretazione spiega il graduale ingrandimento dei denti di ricambio e l’allargamento della base dei verticilli come risposta al continuo aumento delle dimensioni della mascella durante lo sviluppo.

Ricostruzione volumetrica di un moncone dentario visto dal lato linguale (olotipo di Qianodus duplicis). L’esemplare misura poco più di 2 mm di lunghezza.

Per i ricercatori, la chiave per ricostruire la crescita dei verticilli è stata rappresentata da due esemplari in una fase iniziale della formazione, facilmente identificabili per le loro dimensioni notevolmente inferiori e per il minor numero di denti. Il confronto con i più numerosi verticilli maturi ha fornito ai paleontologi una rara visione dei meccanismi di sviluppo delle prime dentizioni dei vertebrati. Queste osservazioni suggeriscono che i denti primari si sono formati per primi, mentre l’aggiunta dei denti laterali (accessori) del verticillo è avvenuta più tardi nello sviluppo.

Nonostante le loro peculiarità, i verticilli dentari sono stati segnalati in molti lignaggi condritti e osteittiani estinti“, ha dichiarato Plamen Andreev, autore principale dello studio. “Alcuni dei primi condritti hanno addirittura costruito la loro dentizione interamente con verticilli strettamente distanziati“.

I ricercatori sostengono che questo era anche il caso di Qianodus. Sono giunti a questa conclusione dopo aver esaminato i piccoli verticilli (lunghi 1-2 mm) della nuova specie con la radiazione di sincrotrone, un processo di scansione TC che utilizza raggi X ad alta energia provenienti da un acceleratore di particelle.

Siamo rimasti stupiti nello scoprire che le file di denti dei verticilli hanno un chiaro spostamento a destra o a sinistra, che indica la posizione su rami mascellari opposti”, ha dichiarato il Prof. Zhu Min dell’Istituto di Paleontologia dei Vertebrati e Paleoantropologia dell’Accademia Cinese delle Scienze.

Sezione virtuale della lunghezza di un moncone dentario in vista laterale (olotipo di Qianodus duplicis). L’esemplare misura poco più di 2 mm di lunghezza.

Queste osservazioni sono supportate da un albero filogenetico che identifica Qianodus come un parente stretto dei gruppi condritti estinti con dentizione a forma di verticillo.

La nostra revisione della cronologia dell’origine dei principali gruppi di vertebrati mascellari concorda con l’idea che la loro diversificazione iniziale sia avvenuta nel primo Siluriano“, ha dichiarato il Prof. Zhu.

La scoperta di Qianodus fornisce una prova tangibile dell’esistenza di vertebrati dentati e di un modello di dentizione simile a quello degli squali, decine di milioni di anni prima di quanto si pensasse. L’analisi filogenetica presentata nello studio identifica Qianodus come un condrichiano primitivo, il che implica che i pesci dotati di mascelle erano già abbastanza diversificati nel Siluriano inferiore e sono apparsi poco dopo l’evoluzione della mineralizzazione dello scheletro nei lignaggi ancestrali dei vertebrati senza mascelle.

Questo mette in discussione gli attuali modelli evolutivi per la comparsa di innovazioni chiave nei vertebrati, come denti, mascelle e appendici appaiate“, ha dichiarato Ivan Sansom, coautore dello studio dell’Università di Birmingham.

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