Denti di quasi mezzo miliardo di anni riscrivono l’evoluzione dei vertebrati

Le origini degli odierni condritti (pesci cartilaginei come squali e razze) e osteitti (pesci con scheletro osseo) andrebbero ricercate molto più indietro nel tempo di quanto finora creduto, induce a ritenere il ritrovamento di rari esemplari di denti fossili risalenti a 439 milioni di anni fa avvenuto nella provincia di Guizhou in Cina.

Fra i reperti fossili portati alla luce vi sono denti singoli identificati come appartenenti a una nuova specie di un vertebrato mandibolare vissuto nel siluriano (circa 445-420 milioni di anni fa). Battezzato Qianodus duplicis dall’antico nome dell’attuale Guizhou, sfoderava una peculiare struttura dentaria a spirale ospitante diverse generazioni di denti via via spuntati nel corso della vita del primitivo vertebrato.

A causa delle ridotte dimensioni, quasi sempre contenute entro i 2 millimetri e mezzo, per lo studio dei denti che formano questa strana spirale si è fatto ricorso alla combinazione della luce visibile e a tecniche come la radiografia ai raggi X che ha fra l’altro evidenziato un paio di file di denti inseriti in un’area mediale rialzata della base del vortice: denti primari che mostrano una graduale crescita nelle dimensioni man mano che si avvicinano all’interno della bocca.

La distinta disposizione fra le due file di denti primari è molto simile a quella che si trova negli squali moderni, ma è anche la caratteristica che differenzia Qianodus dagli altri fossili di vertebrati: questa scoperta ci dice infatti che i gruppi di vertebrati mandibolari appartenenti all’Età dei pesci (da 420 a 460 milioni di anni fa) si erano in realtà già stabiliti negli oceani circa 20 milioni di anni prima.

Gli squali comparvero prima dei dinosauri e sopravvissero a più estinzioni di massa

“Qianodus ci fornisce la prima prova tangibile dei denti, e per estensione delle mascelle, di questo primo periodo critico dell’evoluzione dei vertebrati”, spiega Li Qiang della Qujing Normal University.

Secondo i ricercatori le spirali di denti del Qianodus permanevano nelle loro bocche e aumentavano di dimensioni man mano che l’animale cresceva, al contrario degli squali moderni che perdono continuamente i denti. Ciò vedrebbe il graduale ispessimento dei denti sostitutivi e l’allargamento della base della spirale come conseguenza del continuo aumento delle dimensioni della mascella durante lo sviluppo.

I paleontologi hanno potuto confrontare la crescita delle spirali di due esemplari giovani, identificabili dalle loro dimensioni notevolmente più piccole e dal minor numero di denti, con i più numerosi vortici presenti in esemplari adulti. Ciò ha fornito loro una visione unica sui meccanismi dietro lo sviluppo delle prime dentature dei vertebrati: le osservazioni suggeriscono i denti decidui furono i primi a formarsi mentre i denti accessori a spirale laterali avrebbero fatto la loro comparsa più tardi nello sviluppo.

“Nonostante le loro peculiarità, le spirali dei denti sono state segnalate in molti lignaggi estinti di condritti e osteitti” osserva Plamen Andreev, autore principale dello studio. “Alcuni dei primi condritti hanno persino la dentatura interamente costituita da vortici ravvicinati”.

I ricercatori sono giunti alla conclusione fosse questo anche il caso di Qianodus in seguito all’esame dei piccoli vortici (fa 1 a 2 mm di lunghezza) della nuova specie grazie a un processo di imaging TC (tomografia computerizzata) tramite raggi X ad alta energia generati da un acceleratore di particelle.

I denti sono la parte più dura di pesci come gli squali, dotati di uno scheletro cartilagineo

“Siamo rimasti stupiti nello scoprire che le file di denti dei vortici presentano un chiaro offset sinistro o destro, che indica le posizioni sui rami mascellari opposti” afferma il professor Zhu Min dell’Istituto di paleontologia dei vertebrati e paleoantropologia dell’Accademia cinese delle scienze.

Tali conclusioni trovano supporto anche in un albero filogenetico che identifica Qianodus fra i parenti stretti di gruppi condritti estinti dotati di dentatura a spirale.
Secondo il professor Zhu “La nostra linea temporale rivista per l’origine dei principali gruppi di vertebrati mascellari concorda con l’idea che la loro diversificazione iniziale si sia verificata nel primo Siluriano“.

Qianodus costituisce quindi una prova tangibile dell’esistenza di vertebrati dentati e dentature simili a quelle degli squali decine di milioni di anni prima di quanto si pensasse. L’analisi filogenetica presentata nello studio identifica l’antico animale marino come un primitivo condroitto, implicando i pesci dotati di mascelle fossero già notevolmente diversificati nel Siluriano inferiore, comparsi poco dopo l’evoluzione della mineralizzazione scheletrica nei lignaggi ancestrali di vertebrati senza mascelle.

“Ciò mette in discussione gli attuali modelli evolutivi per l’emergere di innovazioni chiave dei vertebrati come denti, mascelle e appendici accoppiate” conclude Ivan Sansom dell’Università di Birmingham, coautore dello studio.

Fonte: The oldest gnathostome teeth, Nature (settembre 2022)

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