L'evoluzione dei denti umani è iniziata tra antichi pesci corazzati più di 400 milioni di anni fa. Sulla rivista scientifica Scienza , un team internazionale guidato da ricercatori dell'Università di Uppsala presenta scoperte rivoluzionarie su questi primi vertebrati con la mascella. Utilizzando potenti immagini a raggi X, mostrano che fossili unici trovati vicino a Praga contengono denti dall'aspetto sorprendentemente moderno.

I denti sono fatti di dentina, un tessuto che nell'uomo si trova solo nei denti. Però, negli squali, l'intera superficie corporea è ricoperta da scaglie simili a denti fatte di dentina. I fossili mostrano che strutture di dentina simili erano presenti sulla superficie del corpo prima ancora che le mascelle si evolvessero.

I denti di tutti i vertebrati viventi con mascelle mostrano alcuni modelli coerenti:ad esempio, i nuovi denti di solito si sviluppano sul lato interno di quelli vecchi e poi si spostano verso l'esterno per sostituirli. (Negli esseri umani questo modello è stato modificato in modo che i nuovi denti si sviluppino al di sotto di quelli vecchi, all'interno della mandibola.) In altri aspetti, però, i pesci ossei e gli animali terrestri differiscono dagli squali. Gli squali non hanno ossa, solo cartilagine, e sia le squame della dentina che i denti veri nella bocca sono attaccati alla pelle. Nei pesci ossei e negli animali terrestri, i denti sono sempre attaccati alle mascelle, e se le strutture della dentina sono presenti sulla superficie esterna del corpo sono attaccate alle ossa del cranio e alle scaglie. Per di più, considerando che i denti di squalo si perdono staccandosi dalla pelle, i pesci ossei e gli animali terrestri si liberano dissolvendo le basi dei denti. Questa diversità solleva molte domande. Le strutture dentinali della pelle e i denti veri della bocca sono correlati? Che aspetto avevano i primi denti? Erano attaccati alle mascelle? sono stati versati, e se così fosse, come? E dove sono stati aggiunti i nuovi denti?

Per rispondere a queste domande, il team di ricercatori svedesi, Repubblica Ceca, Francia e Regno Unito si sono rivolti agli acantotoracidi, un primo gruppo di pesci strettamente imparentato con i primissimi vertebrati mandibolari. Il problema degli acantotoracidi è che i loro fossili sono rari e sempre incompleti. I migliori provengono dal bacino di Praga nella Repubblica Ceca, da rocce che hanno poco più di 400 milioni di anni, e sono stati raccolti alla fine del secolo scorso. Si sono rivelati difficili da studiare con tecniche convenzionali perché le ossa non possono essere liberate dalla roccia che le racchiude, e quindi non sono mai stati studiati in dettaglio.

Una nuova tecnica di imaging, microtomografia di sincrotrone, sta ora rivoluzionando lo studio di fossili così preziosi e difficili. Usando i raggi X intensamente luminosi e simili a laser emessi da elettroni accelerati vicino alla velocità della luce, questa tecnica consente ai ricercatori di visualizzare la struttura interna dei fossili in tre dimensioni senza danneggiarli. La principale struttura al mondo per tale imaging è l'European Synchrotron Radiation Facility, (ESRF), a Grenoble, Francia.

"Il nostro team ha deciso di collaborare con l'ESRF per applicare questa tecnica alle teste di acantotoracidi del bacino di Praga, sapendo che era l'unico modo per rivelare la loro complessa anatomia, "dice Valéria Vaškaninová, autore principale dello studio. "I risultati sono stati davvero notevoli, comprese le dentature ben conservate che nessuno si aspettava di trovare lì."

Le scansioni di follow-up a una risoluzione più elevata hanno permesso ai ricercatori di visualizzare il modello di crescita e persino gli spazi cellulari perfettamente conservati all'interno della dentina di questi antichi denti.

Le dentature acantotoraciche sono attaccate alle ossa mascellari, indicando che i pesci ossei e gli animali terrestri mantengono la condizione ancestrale a questo riguardo, mentre gli squali sono specializzati nell'avere denti che sono solo attaccati alla pelle, in contrasto con la percezione comune che gli squali siano vertebrati viventi primitivi. Però, gli acantotoracidi non hanno perso i denti. Ciò suggerisce che i diversi stili di perdita dei denti si sono evoluti indipendentemente da un antenato che non ha perso i denti.

Come gli squali, pesci ossei e animali terrestri, gli acantotoracidi hanno solo aggiunto nuovi denti all'interno; i denti più vecchi si trovavano proprio al margine della mascella all'interno delle labbra. Questo contrasta con un altro gruppo di pesci precoci, gli artrodiri, in cui nuovi denti potrebbero essere aggiunti anche all'esterno. Le ossa portatrici di denti degli acantotoracici trasportano anche piccoli elementi dentinali della pelle sulle loro superfici esterne, una caratteristica condivisa con i pesci ossei primitivi ma non con gli artrodiri. Ciò mostra che le ossa mascellari acantotoraciche si trovavano proprio sul bordo della bocca, come quelli dei pesci ossei, considerando che le ossa mascellari artrodire giacciono più all'interno. Un acantotoracico (Kosoraspis) mostra una transizione graduale da questi elementi dentinali ai denti vicini, mentre un altro (Radotina) ha denti quasi identici nella forma agli elementi della dentina della pelle. Ciò suggerisce che i denti si siano evoluti solo di recente dagli elementi della dentina sulla pelle.

"Questi risultati cambiano la nostra intera comprensione dell'origine dei denti, ", afferma il coautore Per Ahlberg. "Anche se gli acantotoracidi sono tra i più primitivi di tutti i vertebrati con mascelle, i loro denti sono per certi versi molto più simili a quelli moderni delle dentature artrodirezionali. Le loro mascelle assomigliano a quelle dei pesci ossei e sembrano essere direttamente ancestrali alle nostre. Quando sorridi allo specchio del bagno al mattino, i denti che ti sorridono possono far risalire le loro origini ai primi vertebrati con le mascelle."