Reconstrucción volumétrica de una espiral dental vista desde su cara lingual (holotipo de Qianodus duplicis). La muestra mide poco más de 2 mm de largo. Crédito: Zhu, et al.

Raros dientes fósiles chinos han cambiado las creencias de los científicos sobre la evolución de los vertebrados.

Un equipo internacional de científicos ha encontrado restos de peces dentados que datan de hace 439 millones de años, lo que sugiere que los ancestros de los modernos condrichthyes (tiburones y rayas) y osteichthyes (peces con aletas y lóbulos de rayas) se originaron mucho antes de lo que se creía.

Los hallazgos fueron publicados recientemente en la prestigiosa revista Naturaleza.

Un sitio remoto en la provincia de Guizhou, en el sur de China, ha producido magníficos hallazgos de fósiles, incluidos dientes solitarios identificados como pertenecientes a una nueva especie (Qianodus duplicis) de vertebrado primitivo de mandíbula del antiguo período Silúrico (hace entre 445 y 420 millones de años). Qianodus, llamado así por el nombre anterior de la actual Guizhou, tenía elementos de dientes en espiral inusuales, que llevaban varias generaciones de dientes que se insertaron a lo largo de la vida del animal.

Una reconstrucción de la natación de Qianodus duplicis. Crédito: IVPP

Uno de los fósiles más raros encontrados en el sitio resultó ser las espirales de dientes (o verticilos) de Qianodus. Debido a su pequeño tamaño, que rara vez supera los 2,5 mm, tuvieron que ser estudiados bajo aumento con luz visible y radiación de rayos X.

Una característica notable de los verticilos es que contenían un par de filas de dientes colocados en un área medial elevada de la base del verticilo. Estos llamados dientes deciduos exhiben un crecimiento gradual de tamaño a medida que se acercan a la espiral interna (lingual). El distinto desplazamiento entre las dos filas de dientes deciduos es lo que distingue a los verticilos de Qianodus de los de otros vertebrados. Aunque no se había descubierto previamente en las espirales de dientes de especies fósiles, también está presente una disposición similar de filas de dientes estrechamente espaciados en las denticiones de varios tiburones modernos.

Una sección virtual a lo largo de la espiral de un diente en vista lateral (holotipo de Qianodus duplicis). La muestra mide poco más de 2 mm de largo. Crédito: Zhu, et al.

El descubrimiento indica que los grupos conocidos de vertebrados con mandíbulas de la llamada «Era de los peces» (hace 420 a 460 millones de años) ya se establecieron unos 20 millones de años antes.

«Qianodus nos brinda la primera evidencia tangible de dientes y, por extensión, mandíbulas, de este período temprano crítico en la evolución de los vertebrados», dijo Li Qiang de la Universidad Normal de Qujing.

A diferencia de los dientes que se desprenden continuamente de los tiburones modernos, los investigadores creen que las espirales de dientes de Qianodus se mantuvieron en la boca y aumentaron de tamaño a medida que el animal crecía. Esta interpretación explica el aumento gradual de los dientes de reemplazo y el ensanchamiento de la base del verticilo en respuesta al aumento continuo del tamaño de la mandíbula durante el desarrollo.

Para los investigadores, la clave para reconstruir el crecimiento verticilo eran dos especímenes en una etapa temprana de formación, fácilmente identificables por sus tamaños notablemente más pequeños y menos dientes. Una comparación con los verticilos maduros más numerosos ha proporcionado a los paleontólogos una visión poco común de la mecánica del desarrollo de la dentición temprana de los vertebrados. Estas observaciones sugieren que los dientes primarios fueron los primeros en formarse, mientras que la adición de dientes espirales laterales (accesorios) ocurrió más tarde en el desarrollo.

una reconstrucción de Qianodus duplicis, un primitivo vertebrado mandibular. crédito: Zhang Heming

«A pesar de sus peculiaridades, se han reportado verticilos de dientes en muchos linajes extintos de condrictios y osteictios», dijo Plamen Andreev, autor principal del estudio. «Algunos de los primeros condrictios incluso construyeron su dentición completamente a partir de verticilos muy cercanos».

Los investigadores afirman que este también fue el caso de Qianodus. Llegaron a esta conclusión después de examinar las diminutas espirales (de 1 a 2 mm de longitud) de la nueva especie con radiación de sincrotrón, un proceso de tomografía computarizada que utiliza rayos X de alta energía de un acelerador de partículas.

«Nos sorprendió descubrir que las filas de dientes en las espirales tienen un claro desplazamiento hacia la izquierda o hacia la derecha, lo que indica posiciones en las ramas opuestas de la mandíbula», dijo el profesor Zhu Min, del Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados de la Universidad de São Paulo. Academia china de ciencias.

Estas observaciones están respaldadas por un árbol filogenético que identifica a Qianodus como un pariente cercano de grupos extintos de condrictios con dentición en espiral.

«Nuestra línea de tiempo revisada para el origen de los principales grupos de vertebrados con mandíbulas está de acuerdo con la opinión de que su diversificación inicial ocurrió a principios del Silúrico», dijo el Prof. ZHU.

El descubrimiento de Qianodus proporciona evidencia tangible de la existencia de vertebrados dentados y patrones de dentición similares a los de los tiburones decenas de millones de años antes de lo que se pensaba. El análisis filogenético presentado en el estudio identifica a Qianodus como un condrictio primitivo, lo que implica que los peces con mandíbula ya eran bastante diversos en el Silúrico Inferior y surgieron poco después de la evolución de la mineralización esquelética en linajes ancestrales de vertebrados sin mandíbula.

«Esto pone en duda los modelos evolutivos actuales para el surgimiento de innovaciones clave de vertebrados, como dientes, mandíbulas y apéndices pares», dijo Ivan Sansom, coautor del estudio de universidad de birmingham.

Referencia: “Los dientes gnatostomales más antiguos” por Plamen S. Andreev, Ivan J. Sansom, Qiang Li, Wenjin Zhao, Jianhua Wang, Chun-Chieh Wang, Lijian Peng, Liantao Jia, Tuo Qiao y Min Zhu, 28 de septiembre de 2022 , Naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-022-05166-2