La evolución de los dientes humanos comenzó entre los antiguos peces acorazados hace más de 400 millones de años. En la revista científica Ciencias , un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Uppsala presenta hallazgos innovadores sobre estos primeros vertebrados con mandíbulas. Usando potentes imágenes de rayos X, muestran que fósiles únicos encontrados cerca de Praga contienen dientes de aspecto sorprendentemente moderno.

Los dientes están hechos de dentina, un tejido que en los humanos solo se encuentra en los dientes. Sin embargo, en tiburones, toda la superficie del cuerpo está cubierta con escamas de dentina en forma de dientes. Los fósiles muestran que las estructuras de dentina similares estaban presentes en la superficie del cuerpo incluso antes de que evolucionaran las mandíbulas.

Los dientes de todos los vertebrados vivos con mandíbula muestran algunos patrones consistentes:por ejemplo, Los dientes nuevos generalmente se desarrollan en el lado interno de los viejos y luego se mueven hacia afuera para reemplazarlos. (En los humanos, este patrón se ha modificado para que se desarrollen nuevos dientes debajo de los viejos, dentro de la mandíbula.) En otros aspectos, sin embargo, Los peces óseos y los animales terrestres se diferencian de los tiburones. Los tiburones no tienen huesos solo cartílago, y tanto las escamas de dentina como los dientes verdaderos de la boca están adheridos a la piel. En peces óseos y animales terrestres, los dientes siempre están unidos a los huesos de la mandíbula, y si hay estructuras de dentina en la superficie exterior del cuerpo, están adheridas a los huesos del cráneo y las escamas. Es más, mientras que los dientes de tiburón se desprenden de la piel, los peces óseos y los animales terrestres se deshacen de los suyos disolviendo las bases de los dientes. Esta diversidad plantea muchas preguntas. ¿Están relacionadas las estructuras de dentina de la piel y los verdaderos dientes de la boca? ¿Cómo se veían los primeros dientes? ¿Estaban unidos a los huesos de la mandíbula? ¿Se derramaron? y de ser así, ¿Cómo? ¿Y dónde se agregaron los dientes nuevos?

Para responder a estas preguntas, el equipo de investigadores de Suecia, la República Checa, Francia y el Reino Unido se volvieron hacia los acantotoracidos, un grupo de peces temprano estrechamente relacionado con los primeros vertebrados con mandíbulas. El problema de los acantotorácidos es que sus fósiles son raros y siempre incompletos. Los mejores de ellos provienen de la cuenca de Praga en la República Checa, de rocas que tienen poco más de 400 millones de años, y fueron recolectados a principios del siglo pasado. Han resultado difíciles de estudiar con técnicas convencionales porque los huesos no pueden liberarse de la roca circundante. y, por lo tanto, nunca se han investigado en detalle.

Una nueva técnica de imagen, microtomografía de sincrotrón, ahora está revolucionando el estudio de fósiles tan preciosos y difíciles. Usando los rayos X intensamente brillantes y similares a los láser emitidos por electrones acelerados hasta cerca de la velocidad de la luz, esta técnica permite a los investigadores visualizar la estructura interna de los fósiles en tres dimensiones sin dañarlos. La instalación más importante del mundo para este tipo de imágenes es la Instalación de Radiación Sincrotrón Europea, (ESRF), en Grenoble, Francia.

"Nuestro equipo decidió trabajar con ESRF para aplicar esta técnica a las cabezas de acanthothoracid de la Cuenca de Praga, sabiendo que era la única forma de revelar su compleja anatomía, "dice Valéria Vaškaninová, autor principal del estudio. "Los resultados fueron realmente notables, incluyendo denticiones bien conservadas que nadie esperaba que estuvieran allí ".

Las exploraciones de seguimiento a mayor resolución permitieron a los investigadores visualizar el patrón de crecimiento e incluso los espacios celulares perfectamente conservados dentro de la dentina de estos dientes antiguos.

Las dentaduras de acantotorácidos están unidas a los huesos de la mandíbula, indicando que los peces óseos y los animales terrestres conservan la condición ancestral a este respecto, mientras que los tiburones están especializados en tener dientes que solo están adheridos a la piel, en contraste con la percepción común de que los tiburones son vertebrados vivos primitivos. Sin embargo, acantotorácidos no mudaron sus dientes. Esto sugiere que los diferentes estilos de desprendimiento de dientes evolucionaron independientemente de un antepasado que no se desprendió.

Como tiburones peces óseos y animales terrestres, los acantotorácidos solo agregaron nuevos dientes en el interior; los dientes más viejos se ubicaron justo en el margen de la mandíbula dentro de los labios. Esto contrasta con otro grupo de peces temprano, los artrodires, en el que también se podrían agregar nuevos dientes en el exterior. Los huesos portadores de dientes de los acantotorácidos también llevan pequeños elementos de dentina de la piel en sus superficies externas. una característica compartida con los peces óseos primitivos, pero no con los artrodiros. Esto muestra que los huesos de la mandíbula acantotorácidos se ubicaron justo en el borde de la boca, como los de los peces huesudos, mientras que los huesos de la mandíbula del artrodire se encuentran más adentro. Un acanthothoracid (Kosoraspis) muestra una transición gradual de estos elementos dentinarios a los dientes vecinos, mientras que otro (Radotina) tiene dientes casi idénticos en forma a los elementos de dentina de la piel. Esto sugiere que los dientes habían evolucionado recientemente a partir de elementos de dentina en la piel.

"Estos hallazgos cambian toda nuestra comprensión del origen de los dientes, "dice el coautor Per Ahlberg." Aunque los acantotoracidos se encuentran entre los vertebrados con mandíbula más primitivos, sus dientes son, en cierto modo, más parecidos a los modernos que a las dentaduras artrodirectas. Sus mandíbulas se parecen a las de los peces óseos y parecen ser directamente ancestrales de la nuestra. Cuando sonríes en el espejo del baño por la mañana, los dientes que te sonríen pueden rastrear sus orígenes hasta los primeros vertebrados con mandíbula ".