Uma nova pesquisa fóssil mostra que os dentes evoluíram originalmente como tecido sensorial embutido nos exoesqueletos blindados de peixes antigos.
Qualquer pessoa que já passou por uma limpeza dentária sabe como os dentes podem ser sensíveis. Essa sensibilidade fornece informações importantes sobre temperatura, pressão e dor quando mordemos e mastigamos. No entanto, os tecidos sensíveis dentro do esmalte duro evoluíram originalmente para um propósito muito diferente.
Uma nova pesquisa da Universidade de Chicago mostra que a dentina — a camada interna dos dentes que transmite informações sensoriais aos nervos da polpa — evoluiu inicialmente como tecido sensorial nos exoesqueletos blindados de peixes antigos.
Os paleontólogos acreditam há muito que os dentes evoluíram a partir das estruturas irregulares encontradas nesta armadura, mas a finalidade dessas estruturas permanecia obscura. Um novo estudo, publicado na revista Nature, confirma que estas características num peixe vertebrado primitivo do período Ordoviciano, há cerca de 465 milhões de anos, continham dentina e provavelmente ajudavam o animal a detetar as condições da água circundante.
A investigação também revelou que as estruturas anteriormente identificadas como dentes em fósseis do período Cambriano (485 a 540 milhões de anos atrás) eram muito semelhantes às características da armadura de invertebrados fósseis, bem como aos órgãos sensoriais encontrados nas conchas de artrópodes modernos, como caranguejos e camarões.
Essas semelhanças sugerem que os órgãos sensoriais na armadura de vertebrados e invertebrados evoluíram independentemente para ajudar os animais a perceber o ambiente.
“Quando pensamos num animal primitivo como este, nadando com uma armadura, ele precisa sentir o mundo. Este era um ambiente predatório bastante intenso e ser capaz de sentir as propriedades da água ao seu redor teria sido muito importante”, disse Neil Shubin, PhD, Professor Distinto de Biologia e Anatomia de Organismos da UChicago e autor sénior do novo estudo. «Então, vemos aqui que os invertebrados com armadura, como os caranguejos-ferradura, também precisam sentir o mundo, e por acaso chegaram à mesma solução.»
Noite no acelerador de partículas
Yara Haridy, PhD, investigadora de pós-doutorado no laboratório de Shubin que liderou o estudo, não se propôs a investigar as origens dos dentes. Em vez disso, ela estava focada em responder a outra questão de longa data na paleontologia: Qual é o vertebrado mais antigo do registo fóssil?
Para explorar isso, Haridy entrou em contacto com museus em todo o país, solicitando espécimes fósseis do período Cambriano (485 a 540 milhões de anos atrás) para que pudesse fazer tomografias computadorizadas em busca de sinais que indicassem características vertebradas.
Um desses sinais, pelo menos em peixes posteriores, é a presença de dentina dentro das protuberâncias na armadura externa, chamadas odontodes. Haridy recolheu centenas de espécimes, alguns apenas pequenos fragmentos que cabiam na ponta de um palito.
Em seguida, levou-os ao Laboratório Nacional Argonne para uma sessão de digitalização que durou toda a noite, utilizando a Advanced Photon Source, que capturou imagens de tomografia computadorizada de altíssima resolução dos fósseis. «Foi uma noite no acelerador de partículas; foi divertido», disse Haridy.
Quando começaram a ver as imagens das digitalizações, uma das amostras de um fóssil cambriano chamado Anatolepis parecia mostrar as características de um peixe vertebrado. Tinha uma série de túbulos, ou poros, por baixo dos odontodes, cheios de material que apresentava as assinaturas químicas da dentina. Se fosse realmente um vertebrado, este espécime teria prolongado o registo fóssil em dezenas de milhões de anos.
“Estávamos a dar high fives uns aos outros, tipo ‘meu Deus, finalmente conseguimos’”, disse Haridy. “Essa teria sido a primeira estrutura semelhante a um dente em tecidos vertebrados do Cambriano. Então, ficámos muito animados quando vimos os sinais reveladores do que parecia ser dentina.”
É claro que eles precisavam confirmar isso, então começaram a analisar imagens de outros espécimes que Haridy digitalizou. Essa biblioteca de conchas e esqueletos incluía de tudo, desde outros fósseis antigos até caranguejos, caracóis, besouros, cracas, tubarões e raias modernos, além de peixes-gato miniatura que Haridy criou em um aquário.
Depois de compararem o possível vertebrado Anatolepis com um fóssil de artrópode conhecido do Museu Público de Milwaukee, perceberam que o que parecia tubos revestidos de dentina de um vertebrado era mais parecido com os órgãos sensoriais das conchas dos caranguejos, chamados sensila.
Isto significa que o Anatolepis, que foi considerado um vertebrado nas páginas da revista Nature em 1996, é, na verdade, um antigo artrópode invertebrado. Os grandes tubos de outro vertebrado do Ordoviciano chamado Eriptychius eram semelhantes em estrutura a estas sensilas, mas continham dentina.
“Isso mostra que os ‘dentes’ também podem ser sensoriais, mesmo quando não estão na boca”, disse Haridy. “Portanto, há uma armadura sensível nesses peixes. Há uma armadura sensível nesses artrópodes. Isso explica a confusão com esses animais do início do Cambriano. As pessoas pensavam que esse era o vertebrado mais antigo, mas na verdade era um artrópode.”
Estruturas semelhantes a dentes espalhadas pelo registro fóssil
Os tubarões, as raias e os bagres também têm estruturas semelhantes a dentes chamadas dentículos, que fazem com que a sua pele pareça lixa. Quando Haridy estudou os tecidos do seu bagre, ela viu que os dentículos estavam ligados a nervos, tal como um dente. Ela disse que as semelhanças com os dentes, os antigos odontodes dos peixes blindados e as sensilas dos artrópodes eram impressionantes.
“Acreditamos que os primeiros vertebrados, esses peixes grandes e blindados, tinham estruturas muito semelhantes, pelo menos morfologicamente. Eles parecem iguais nos artrópodes antigos e modernos, porque todos formam essa camada mineralizada que recobre seus tecidos moles e os ajuda a sentir o ambiente”, disse ela.
Existem duas escolas de pensamento sobre como estas estruturas acabaram por se tornar dentes. Uma, a hipótese «de dentro para fora», diz que os dentes surgiram primeiro e foram posteriormente adaptados para exoesqueletos. Este artigo apoiaria a segunda hipótese, «de fora para dentro», que diz que as estruturas sensíveis se desenvolveram primeiro nos exoesqueletos e, em algum momento, os animais utilizaram o mesmo conjunto de ferramentas genéticas para produzir dentes sensíveis também.
Embora não tenham identificado o peixe vertebrado mais antigo, Shubin disse que esta descoberta valeu bem o esforço.
«Para alguns destes fósseis que eram supostos vertebrados primitivos, mostrámos que não o são. Mas isso foi um pouco enganador», disse Shubin. «Não encontrámos o mais antigo, mas, de certa forma, encontrámos algo muito mais interessante.»
