Una imagen de gran aumento de la piel de un tiburón, mostrando una amplia cobertura de dentículos dérmicos. Crédito:Andrew Gillis, Laboratorio de Gillis
En biología, Un debate de larga data tiene dientes:si las escamas de pescado antiguas se movieron hacia la boca con el origen de las mandíbulas, o si el diente tuvo su propio inicio evolutivo.
Estudios recientes sobre especies como el pez cebra mostraron escamas y dientes que se desarrollan a partir de grupos de células claramente diferentes en embriones de peces. vertiendo agua fría sobre las teorías de los "dientes de las escamas".
Sin embargo, mientras que la mayoría de los peces del mar tienen huesos, un linaje antiguo:tiburones, patines y rayas:poseen esqueletos hechos completamente de cartílago.
Estos peces cartilaginosos conservan algunas características primitivas que se han perdido en sus contrapartes óseas, incluyendo pequeñas escamas puntiagudas incrustadas en su piel llamadas 'dentículos dérmicos' que tienen un parecido sorprendente con dientes dentados.
Ahora, Investigadores de la Universidad de Cambridge han utilizado marcadores fluorescentes para rastrear el desarrollo celular en el embrión de un pez cartilaginoso, una pequeña raya en este caso, y encontraron que estas escamas espinosas se crean de hecho a partir del mismo tipo de células que los dientes:cresta neural células.
Los resultados, publicado en la revista PNAS , apoyar la teoría de que, en las profundidades de la evolución temprana, estas escamas de "dentículos" se introdujeron en las bocas emergentes de los vertebrados con mandíbula para formar los dientes. Los vertebrados con mandíbulas ahora constituyen el 99% de todos los vertebrados vivos, desde peces hasta mamíferos.
Imagen de una fila de irregulares, dentículos en forma de dientes que se extienden a lo largo del tronco y la cola del patín. Los dentículos son órganos en forma de dientes dispuestos en una línea por encima de la columna vertebral. Crédito:Andrew Gillis, Laboratorio de Gillis
"Las escamas de la mayoría de los peces que viven en la actualidad son muy diferentes de las escamas antiguas de los primeros vertebrados, ", dice el autor del estudio, el Dr. Andrew Gillis, del Departamento de Zoología y el Laboratorio de Biología Marina de Cambridge en Woods Hole.
"Las escamas primitivas tenían una estructura mucho más parecida a un diente, pero han sido retenidos en solo unos pocos linajes vivos, incluido el de los peces cartilaginosos como las rayas y los tiburones.
"Acaricia a un tiburón y verás que se siente más áspero que otros peces, ya que la piel de tiburón está completamente cubierta de dentículos dérmicos. Existe evidencia de que la piel de tiburón en realidad se usó como papel de lija ya en la Edad del Bronce, "dice Gillis.
"Al etiquetar los diferentes tipos de células en los embriones de la raya, pudimos rastrear sus destinos. Te lo mostramos, a diferencia de la mayoría de los peces, las escamas de los dentículos de los tiburones y las rayas se desarrollan a partir de las células de la cresta neural, como dientes.
"Las células de la cresta neural son fundamentales para el proceso de desarrollo de los dientes en los mamíferos. Nuestros hallazgos sugieren una profunda relación evolutiva entre estas escamas primitivas de pescado y los dientes de los vertebrados.
"Los primeros vertebrados sin mandíbula se alimentaban por filtración, chupaban pequeñas presas del agua. Fue el advenimiento de las mandíbulas y los dientes lo que permitió a los vertebrados comenzar a procesar presas más grandes y complejas".
Una imagen de un único dentículo dérmico (escama en forma de diente) de una cría de patín. El dentículo mineralizado se tiñe de rojo, y el cartílago subyacente se tiñe de azul. Crédito:Andrew Gillis, Laboratorio de Gillis
El mismo nombre de estas escalas, dentículos dérmicos, alude al hecho de que están formados por dentina:un tejido duro calcificado que constituye la mayor parte de un diente, sentado debajo del esmalte.
Los dentículos dérmicos dentados en tiburones y patines - y, muy posiblemente, Dientes de vertebrados:son restos del esqueleto mineralizado más antiguo de vertebrados:el blindaje superficial.
Esta armadura quizás habría alcanzado su punto máximo hace unos 400 millones de años en especies de vertebrados sin mandíbula ahora extintas. como protección contra la depredación por feroces escorpiones marinos, o incluso sus primeros parientes con mandíbula.
Los científicos de Cambridge plantean la hipótesis de que estas primeras placas de blindaje tenían varias capas:consistían en una base de hueso y una capa exterior de dentina, con las diferentes capas derivadas de diferentes tipos de células en los embriones por nacer.
Estas capas luego se retuvieron de diversas maneras, reducido o perdido en diferentes linajes de vertebrados a lo largo de la evolución. "Este antiguo esqueleto dérmico ha sufrido reducciones y modificaciones considerables a lo largo del tiempo, "dice Gillis.
"Los tiburones y las rayas han perdido la capa inferior ósea, mientras que la mayoría de los peces han perdido la capa externa de dentina parecida a un diente. Algunas especies, como el bichir, un pez popular en los acuarios domésticos, han conservado aspectos de ambas capas de este antiguo esqueleto externo ".
