Reconstrucción de vida de Qianodus duplicis. Crédito:Zhang Heming
Un equipo internacional de investigadores ha descubierto restos de un pez dentado de 439 millones de años que sugieren que los ancestros de los modernos osteictios (peces con aletas radiales y lobuladas) y condrictios (tiburones y rayas) se originaron mucho antes de lo que se pensaba.
Hallazgos relacionados fueron publicados en Nature el 28 de septiembre.
Un sitio remoto en la provincia de Guizhou, en el sur de China, que contiene secuencias de capas sedimentarias del distante período Silúrico (hace alrededor de 445 a 420 millones de años), ha producido hallazgos fósiles espectaculares, incluidos dientes aislados identificados como pertenecientes a una nueva especie (Qianodus duplicis) de primitivos vertebrados mandibulares. Llamado así por el nombre antiguo de la actual Guizhou, Qianodus poseía elementos dentales peculiares en forma de espiral que portaban múltiples generaciones de dientes que se fueron agregando a lo largo de la vida del animal.
Las espirales de dientes (o verticilos) de Qianodus resultaron ser uno de los fósiles menos comunes recuperados del sitio. Son elementos pequeños que raramente alcanzan los 2,5 mm y como tales tuvieron que ser estudiados bajo aumento con luz visible y radiación de rayos X.
Una característica llamativa de los verticilos es que contenían un par de filas de dientes insertados en un área medial elevada de la base del verticilo. Estos llamados dientes primarios muestran un incremento incremental de tamaño hacia la porción interna (lingual) del verticilo. Lo que hace que las espirales de Qianodus sean inusuales en comparación con las de otros vertebrados es el claro desplazamiento entre las dos filas de dientes primarios. También se observa una disposición similar de filas de dientes vecinas en la dentición de algunos tiburones modernos, pero no se ha identificado previamente en las espirales de dientes de especies fósiles.
El descubrimiento indica que los conocidos grupos 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 los dientes y, por extensión, de las mandíbulas, de este crítico período temprano de 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 agrandamiento gradual de los dientes de reemplazo y el ensanchamiento de la base del verticilo como respuesta al aumento continuo del tamaño de la mandíbula durante el desarrollo.
Reconstrucción volumétrica de un verticilo dentario visto desde su lado lingual (holotipo de Qianodus duplicis). El espécimen tiene poco más de 2 mm de longitud. Crédito:Zhu, et al.
Para los investigadores, la clave para reconstruir el crecimiento de los verticilos 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 proporcionó a los paleontólogos una visión poco común de la mecánica del desarrollo de las primeras denticiones de los vertebrados. Estas observaciones sugieren que los dientes primarios fueron los primeros en formarse, mientras que la adición de los dientes en espiral laterales (accesorios) ocurrió más tarde en el desarrollo.
"Despite their peculiarities, tooth whorls have, in fact, been reported in many extinct chondrichthyan and osteichthyan lineages," said Plamen Andreev, the lead author of the study. "Some of the early chondrichthyans even built their dentition entirely from closely spaced whorls."
The researchers claim that this was also the case for Qianodus. They made this conclusion after examining the small (1–2 mm long) whorls of the new species with synchrotron radiation—a CT scanning process that uses high energy X-rays from a particle accelerator.
"We were astonished to discover that the tooth rows of the whorls have a clear left or right offset, which indicates positions on opposing jaw rami," said Prof. Zhu Min from the Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology of the Chinese Academy of Sciences.
Virtual section along the length of a tooth whorl in side view (holotype of Qianodus duplicis). The specimen is just over 2 mm in length. Credit:Zhu, et al.
These observations are supported by a phylogenetic tree that identifies Qianodus as a close relative to extinct chondrichthyan groups with whorl-based dentitions.
"Our revised timeline for the origin of the major groups of jawed vertebrates agrees with the view that their initial diversification occurred in the early Silurian," said Prof. Zhu.
The discovery of Qianodus provides tangible proof for the existence of toothed vertebrates and shark-like dentition patterning tens of millions of years earlier than previously thought. The phylogenetic analysis presented in the study identifies Qianodus as a primitive chondrichthyan, implying that jawed fish were already quite diverse in the Lower Silurian and appeared shortly after the evolution of skeletal mineralization in ancestral lineages of jawless vertebrates.
"This puts into question the current evolutionary models for the emergence of key vertebrate innovations such as teeth, jaws, and paired appendages," said Ivan Sansom, a co-author of the study from the University of Birmingham. Independent evolutionary origins of vertebrate dentitions, according to latest study
