Raros dientes fósiles chinos han cambiado las creencias de los científicos sobre la evolución de los vertebrados.

Un equipo internacional de científicos ha descubierto restos de peces dentados que datan de hace 439 millones de años, lo que sugiere que los ancestros de los condrictios modernos (tiburones y rayas) y los osteictios (peces lobulados y con aletas radiadas) aparecieron mucho antes de lo que se creía.

Los resultados fueron publicados recientemente en la prestigiosa revista La naturaleza.

Una ubicación remota en la provincia de Guizhou, en el sur de China, ha producido magníficos hallazgos de fósiles, incluidos dientes solitarios identificados como pertenecientes a una nueva especie (Qianodus duplicis) de primitivos vertebrados con mandíbulas del antiguo período Silúrico (hace unos 445 a 420 millones de años). Qianodus, llamado así por el nombre antiguo de la actual Guizhou, tenía características dentales inusuales en forma de espiral que tenían varias generaciones de dientes que se insertaron a lo largo de la vida del animal.

Una reconstrucción de Qianodus duplicis nadando. Crédito: IVPP

Uno de los fósiles más raros encontrados en el sitio terminó siendo las espirales de dientes (o verticilos) de Qianodus. Debido a su diminuto tamaño, que rara vez supera los 2,5 mm, tuvieron que ser estudiados con aumentos con luz visible y rayos X.

Una característica notable de los rollos es que contenían un par de filas de dientes colocados en un área central elevada de la base del rollo. Estos llamados dientes primarios exhiben un crecimiento gradual de tamaño a medida que se acercan a la espiral interna (lingual). El claro desplazamiento entre las dos filas de dientes primarios es lo que distingue a los verticilos de Qianodus de los de otros vertebrados. Aunque no se había descubierto previamente en los verticilos de dientes de especies fósiles, también está presente una disposición similar de filas de dientes estrechamente espaciados en las denticiones de varios tiburones modernos.

Una sección virtual a lo largo de una espiral dental en vista lateral (holotipo de Qianodus duplicis). El espécimen mide poco más de 2 mm de largo. Crédito: Zhu, et al.

El descubrimiento indica que los conocidos grupos de vertebrados con mandíbulas de la llamada «Era de los Peces» (hace 420 a 460 millones de años) ya se establecieron unos 20 millones de años antes.

«Qianodus nos proporciona la primera evidencia sólida de dientes y, por extensión, de mandíbulas, de este período inicial crítico en la evolución de los vertebrados», dijo Li Qiang, de la Universidad Normal de Qujing.

A diferencia de los tiburones modernos que mudan continuamente sus dientes, los investigadores creen que las espirales de dientes de Qianodus se retuvieron en la boca y aumentaron de tamaño a medida que el animal crecía. Esta interpretación explica el ensanchamiento gradual de los dientes de reemplazo y el ensanchamiento de la base de la espiral en respuesta al aumento continuo del tamaño de la mandíbula durante el desarrollo.

Para los investigadores, la clave para reconstruir el crecimiento verticilo eran dos especímenes en una etapa temprana de formación, fácilmente identificables por sus tamaños notablemente más pequeños y menos dientes. Una comparación con los verticilos maduros más numerosos ha proporcionado a los paleontólogos una visión poco común de la mecánica del desarrollo de la dentición temprana de los vertebrados. Estas observaciones sugieren que los dientes primarios se formaron primero, mientras que la adición de dientes laterales en espiral (accesorios) ocurrió más tarde en el desarrollo.

Una reconstrucción de Qianodus duplicis, un primitivo vertebrado mandibular. Crédito: Zhang Heming

«A pesar de sus peculiaridades, se han reportado verticilos de dientes en muchos linajes de condrictios y osteictios extintos», dijo Plamen Andreev, autor principal del estudio. «Algunos de los primeros condrictios incluso construyeron su dentición completamente a partir de verticilos poco espaciados».

Los investigadores dicen que este también fue el caso de Qianodus. Llegaron a esta conclusión después de examinar las pequeñas espirales (1-2 mm de largo) de la nueva especie con radiación de sincrotrón, un proceso de tomografía computarizada que utiliza rayos X de alta energía de un acelerador de partículas.

«Nos sorprendió descubrir que las filas de dientes de las espirales tienen un claro desplazamiento hacia la izquierda o hacia la derecha, lo que indica las posiciones en las ramas opuestas de la mandíbula», dijo el profesor Zhu Min del Instituto de Paleontología, Vertebrados y Paleoantropología de la Academia china de ciencias.

Estas observaciones están respaldadas por un árbol filogenético que identifica a Qianodus como un pariente cercano de grupos de condrictios extintos con dentición basada en verticilos.

«Nuestra línea de tiempo revisada para el origen de los principales grupos de vertebrados con mandíbulas está de acuerdo con la idea de que su diversificación inicial ocurrió a principios del Silúrico», dijo el profesor ZHU.

El descubrimiento de Qianodus proporciona pruebas contundentes de que los vertebrados dentados y los patrones de dentición similares a los de los tiburones existían decenas de millones de años antes de lo que se pensaba. El análisis filogenético presentado en el estudio identifica a Qianodus como un condrictio primitivo, lo que implica que los peces con mandíbula ya eran bastante diversos en el Silúrico inferior y surgieron poco después de la evolución de la mineralización esquelética en linajes ancestrales de vertebrados sin mandíbula.

«Esto desafía los modelos evolutivos actuales para el surgimiento de innovaciones clave en vertebrados como dientes, mandíbulas y apéndices emparejados», dijo el coautor del estudio Ivan Sansom. universidad de birmingham.

Referencia: «Dientes de gnatóstomo más antiguos» por Plamen S. Andreev, Ivan J. Sansom, Qiang Li, Wenjin Zhao, Jianhua Wang, Chun-Chieh Wang, Lijian Peng, Liantao Jia, Tuo Qiao y Min Zhu, 28 de septiembre de 2022, La naturaleza.
DOI: 10.1038/s41586-022-05166-2