I denti fossili di 439 milioni di anni stanno ribaltando le opinioni di vecchia data sull’evoluzione

Ricostruzione volumetrica di una protesi dentaria in considerazione del suo aspetto linguale (pattern totale di Qianodus DupiS). Il campione è lungo più di 2 mm. Credito: Chu et al.

I rari denti fossili cinesi hanno cambiato le convinzioni degli scienziati sull’evoluzione dei vertebrati.

Un team internazionale di scienziati ha scoperto i resti di pesci dentati risalenti a 439 milioni di anni fa, il che indica che gli antenati dei condritti (squali e razze) e degli ossicini (razze e pesci con pinne lobate) sono nati molto prima di quanto si pensasse.

I risultati sono stati recentemente pubblicati sulla prestigiosa rivista temperare la natura.

Un sito remoto nella provincia di Guizhou, nella Cina meridionale, ha prodotto notevoli scoperte fossili, inclusi denti solitari identificati come appartenenti a una nuova specie (Qianodus doubleis) di vertebrati primitivi con mascelle dell’antico periodo siluriano (da circa 445 a 420 milioni di anni fa). Qianodus, dal nome dell’antico nome dell’attuale Guizhou, aveva insoliti elementi dentali simili a chiocciole portanti diverse generazioni di denti che furono inseriti durante la vita dell’animale.

Ricostruzione di una piscina Qianodus doubleis. Credito: IVPP

Uno dei fossili più rari trovati nel sito erano le spirochete dentali (o zefite) di Qianodus. A causa delle sue piccole dimensioni, che raramente superano i 2,5 mm, doveva essere studiato sotto ingrandimento utilizzando luce visibile e raggi X.

Una caratteristica notevole delle briciole era che avevano un paio di file di denti posizionate in un’area centrale rialzata dalla base dei cuscinetti. Questi cosiddetti denti primari mostrano una crescita graduale delle dimensioni man mano che si avvicinano al verme interno (linguale). Il caratteristico offset tra le due file di denti primari è ciò che distingue i fiori di Qianodus da quelli di altri vertebrati. Sebbene non sia stata precedentemente rilevata nei cuscinetti dei denti di specie fossili, una disposizione simile di file di denti prossimali è presente anche nei denti di molti squali moderni.

Sezione ipotetica lungo la lunghezza del dente girevole in vista laterale (tipo completo di Qianodus Duplicis). Il campione è lungo più di 2 mm. Credito: Chu et al.

La scoperta indica che i gruppi noti di vertebrati mascellari della cosiddetta “età dei pesci” (da 420 a 460 milioni di anni fa) sono sorti in realtà circa 20 milioni di anni fa.

“Qianodus ci fornisce la prima prova concreta di denti e mascelle di estensione, da questo primo periodo critico dell’evoluzione dei vertebrati”, ha affermato Li Qiang della Qujing Normal University.

In contrasto con i denti degli squali moderni che cadono costantemente, i ricercatori ritengono che i cuscinetti dei denti di Qianodus siano rimasti in bocca e siano aumentati di dimensioni man mano che l’animale cresceva. Questa spiegazione spiega il graduale allargamento dei denti sostitutivi e l’allargamento della base della mascella in risposta al continuo aumento delle dimensioni della mascella durante lo sviluppo.

Per i ricercatori, la chiave per ricostruire la crescita delle bolle erano due campioni in una fase iniziale di formazione, facilmente identificabili dalle loro dimensioni significativamente più piccole e dal minor numero di denti. Un confronto con le più numerose vescicole mature ha fornito ai paleontologi una rara visione della meccanica evolutiva dei primi denti dei vertebrati. Queste osservazioni indicano che i denti primari furono i primi a formarsi mentre l’aggiunta dei denti laterali (aggiuntivi) avvenne più tardi nell’evoluzione.

Ricostruzione Qianodus dupis, Vertebrati dalla mascella primitiva. Credito: Zhang Heming

“Nonostante le loro caratteristiche distintive, i quadranti dentali sono stati segnalati in molti lignaggi estinti di cartilaginei e osteoclasti”, ha affermato Plamen Andreev, autore principale dello studio. “Alcune delle prime cartilagini hanno persino costruito i loro denti interamente con rebbi ravvicinati”.

I ricercatori affermano che questo era anche il caso di Qianodus. Sono giunti a questa conclusione dopo aver esaminato minuscole bolle (lunghe 1-2 mm) da una nuova specie di radiazione di sincrotrone, un processo di scansione TC che utilizza raggi X ad alta energia da un acceleratore di particelle.

Il professor Chu Min dell’Istituto di paleontologia e paleoantropologia dei vertebrati a Accademia cinese delle scienze.

Queste osservazioni sono supportate da un albero filogenetico che identifica Qianodus come un parente stretto dei gruppi di condritti dentati a base di spirale estinti.

“La nostra cronologia modificata per l’origine dei principali gruppi di vertebrati mascellari è coerente con l’idea che la loro diversificazione iniziale sia avvenuta nel primo periodo siluriano”, ha affermato il professor ZHU.

La scoperta di Qianodus fornisce prove concrete di vertebrati dentati simili a squali decine di milioni di anni più vecchi di quanto si pensasse in precedenza. L’analisi genetica presentata nello studio definisce Qianodus un animale primitivo condrittiano, il che significa che i pesci con la mascella erano già abbastanza diversi nel Siluriano inferiore e apparvero poco dopo l’evoluzione della mineralizzazione scheletrica nei lignaggi ancestrali dei vertebrati senza mascelle.

Evan Sansom, coautore dello studio, ha dichiarato: Università di Birmingham.

Riferimento: “I più antichi denti di gnatostome” di Plamen S. Andreev e Evan J. temperare la natura.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05166-2