Un'immagine ad alto ingrandimento della pelle di uno squalo, mostrando un'ampia copertura di denticoli dermici. Credito:Andrew Gillis, Gillis Lab
In biologia, un dibattito di lunga data ha i denti:se le antiche squame di pesce si sono mosse nella bocca con l'origine delle mascelle, o se il dente avesse un suo inizio evolutivo.
Recenti studi su specie come il pesce zebra hanno mostrato squame e denti che si sviluppano da gruppi di cellule nettamente diversi negli embrioni di pesce, versando acqua fredda sulle teorie dei "denti dalle squame".
Però, mentre la maggior parte dei pesci del mare ha le ossa, un antico lignaggio - squali, pattini e razze:possiedono scheletri fatti interamente di cartilagine.
Questi pesci cartilaginei conservano alcune caratteristiche primitive che sono state perse nelle loro controparti ossee, comprese piccole scaglie appuntite incastonate nella loro pelle chiamate "denticoli dermici" che hanno una sorprendente somiglianza con i denti frastagliati.
Ora, ricercatori dell'Università di Cambridge hanno utilizzato marcatori fluorescenti per tracciare lo sviluppo cellulare nell'embrione di un pesce cartilagineo - un piccolo pattino in questo caso - e hanno scoperto che queste scaglie spinose sono in realtà create dallo stesso tipo di cellule dei denti:la cresta neurale cellule.
Le scoperte, pubblicato sulla rivista PNAS , sostenere la teoria che, nelle profondità della prima evoluzione, queste scaglie "denticle" venivano portate nelle bocche emergenti dei vertebrati con mascelle per formare i denti. I vertebrati mascellari ora costituiscono il 99% di tutti i vertebrati viventi, dai pesci ai mammiferi.
Immagine di una fila di frastagliate, dentelli simili a denti che scendono lungo il tronco e la coda del pattino. I denticoli sono gli organi simili a denti disposti in linea sopra la colonna vertebrale. Credito:Andrew Gillis, Gillis Lab
"Le squame della maggior parte dei pesci che vivono oggi sono molto diverse dalle antiche squame dei primi vertebrati, ", afferma l'autore dello studio, il dottor Andrew Gillis del Dipartimento di zoologia di Cambridge e del Laboratorio biologico marino di Woods Hole.
"Le squame primitive avevano una struttura molto più simile a un dente, ma sono stati mantenuti solo in pochi lignaggi viventi, compreso quello di pesci cartilaginei come pattini e squali.
"Accarezza uno squalo e scoprirai che è più ruvido degli altri pesci, poiché la pelle di squalo è interamente ricoperta di denticoli dermici. Ci sono prove che la pelle di squalo fosse effettivamente usata come carta vetrata già nell'età del bronzo, "dice Gilles.
"Etichettando i diversi tipi di cellule negli embrioni di skate, siamo stati in grado di tracciare i loro destini. Mostriamo che, a differenza della maggior parte dei pesci, le scaglie dei denticoli degli squali e delle razze si sviluppano dalle cellule della cresta neurale, proprio come i denti.
"Le cellule della cresta neurale sono fondamentali per il processo di sviluppo dei denti nei mammiferi. I nostri risultati suggeriscono una profonda relazione evolutiva tra queste squame di pesce primitive e i denti dei vertebrati.
"I primi vertebrati senza mascelle erano alimentatori di filtri, aspirando piccole prede dall'acqua. È stato l'avvento di entrambe le mascelle e dei denti che ha permesso ai vertebrati di iniziare a elaborare prede più grandi e più complesse".
Un'immagine di un singolo denticolo dermico (scala simile a un dente) da un cucciolo di pattino. Il denticolo mineralizzato è macchiato di rosso, e la cartilagine sottostante è macchiata di blu. Credito:Andrew Gillis, Gillis Lab
Il nome stesso di queste scale, denticoli dermici, allude al fatto che sono formati da dentina:un tessuto duro calcificato che costituisce la maggior parte di un dente, seduto sotto lo smalto.
I dentelli cutanei frastagliati su squali e razze - e, molto probabilmente, denti dei vertebrati - sono i resti del primo scheletro mineralizzato dei vertebrati:corazza superficiale.
Questa armatura avrebbe forse raggiunto il picco circa 400 milioni di anni fa in specie di vertebrati senza mascelle ormai estinte, come protezione contro la predazione di feroci scorpioni di mare, o anche i loro primi parenti con la mascella.
Gli scienziati di Cambridge ipotizzano che queste prime armature fossero multistrato:costituite da una base di osso e uno strato esterno di dentina - con i diversi strati derivanti da diversi tipi di cellule negli embrioni non ancora nati.
Questi strati sono stati poi variamente mantenuti, ridotto o perso in diverse linee di vertebrati nel corso dell'evoluzione. "Questo antico scheletro dermico ha subito notevoli riduzioni e modificazioni nel tempo, "dice Gilles.
"Gli squali e la razza hanno perso lo strato inferiore osseo, mentre la maggior parte dei pesci ha perso lo strato esterno di dentina simile a un dente. Alcune specie, come il bichir, un pesce popolare negli acquari domestici, hanno mantenuto aspetti di entrambi gli strati di questo antico scheletro esterno."
