Ricostruzione della vita di Qianodus duplicis. Credito:Zhang Heming
Un team internazionale di ricercatori ha scoperto resti di 439 milioni di anni di un pesce dentato che suggeriscono gli antenati dei moderni osteitti (pesci con pinne raggiate e lobate) e condritti (squali e razze) originati molto prima di quanto si pensasse.
I risultati correlati sono stati pubblicati su Natura il 28 settembre.
Un sito remoto nella provincia di Guizhou, nel sud della Cina, contenente sequenze di strati sedimentari del lontano periodo Siluriano (da 445 a 420 milioni di anni fa circa), ha prodotto spettacolari reperti fossili, inclusi denti isolati identificati come appartenenti a una nuova specie (Qianodus duplicis) del primitivo vertebrato mascellare. Prende il nome dall'antico nome dell'odierna Guizhou, Qianodus possedeva particolari elementi dentali a forma di spirale che trasportavano più generazioni di denti che furono aggiunti nel corso della vita dell'animale.
Le spirali dei denti (o spirali) di Qianodus si sono rivelate uno dei fossili meno comuni recuperati dal sito. Sono piccoli elementi che raramente raggiungono i 2,5 mm e come tali dovevano essere studiati sotto ingrandimento con luce visibile e raggi X.
Una caratteristica evidente delle spirali è che contenevano un paio di file di denti incastonate in un'area mediale rialzata della base della spirale. Questi cosiddetti denti primari mostrano un aumento incrementale delle dimensioni verso la porzione interna (linguale) della spirale. Ciò che rende insoliti i vortici di Qianodus rispetto a quelli di altri vertebrati è il chiaro offset tra le due file di denti primari. Una disposizione simile delle file di denti adiacenti si vede anche nelle dentature di alcuni squali moderni, ma non è stata precedentemente identificata nelle spirali dei denti di specie fossili.
La scoperta indica che i ben noti gruppi di vertebrati mascellari della cosiddetta "Età dei pesci" (da 420 a 460 milioni di anni fa) erano già stati stabiliti circa 20 milioni di anni prima.
"Qianodus ci fornisce la prima prova tangibile dei denti, e per estensione delle mascelle, di questo primo periodo critico dell'evoluzione dei vertebrati", ha affermato Li Qiang della Qujing Normal University.
A differenza dei denti che perdono continuamente i denti degli squali moderni, i ricercatori ritengono che le spirali dei denti di Qianodus fossero tenute in bocca e aumentassero di dimensioni man mano che l'animale cresceva. Questa interpretazione spiega l'allargamento graduale dei denti sostitutivi e l'allargamento della base della spirale in risposta al continuo aumento delle dimensioni della mascella durante lo sviluppo.
Ricostruzione volumetrica di una spirale dentale vista dal suo lato linguale (olotipo di Qianodus duplicis). L'esemplare è lungo poco più di 2 mm. Credito:Zhu, et al.
Per i ricercatori, la chiave per ricostruire la crescita delle spirali erano due esemplari in una fase iniziale della formazione, facilmente identificabili dalle loro dimensioni notevolmente più piccole e dal minor numero di denti. Un confronto con le più numerose spirali mature ha fornito ai paleontologi una rara visione della meccanica dello sviluppo delle prime dentizioni dei vertebrati. Queste osservazioni suggeriscono che i denti primari siano stati i primi a formarsi mentre l'aggiunta dei denti a spirale laterali (accessori) si è verificata più tardi nello sviluppo.
"Nonostante le loro peculiarità, le spirali dei denti sono state infatti segnalate in molti lignaggi condritti e osteichthyani estinti", ha affermato Plamen Andreev, l'autore principale dello studio. "Some of the early chondrichthyans even built their dentition entirely from closely spaced whorls."
The researchers claim that this was also the case for Qianodus. They made this conclusion after examining the small (1–2 mm long) whorls of the new species with synchrotron radiation—a CT scanning process that uses high energy X-rays from a particle accelerator.
"We were astonished to discover that the tooth rows of the whorls have a clear left or right offset, which indicates positions on opposing jaw rami," said Prof. Zhu Min from the Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology of the Chinese Academy of Sciences.
Virtual section along the length of a tooth whorl in side view (holotype of Qianodus duplicis). The specimen is just over 2 mm in length. Credit:Zhu, et al.
These observations are supported by a phylogenetic tree that identifies Qianodus as a close relative to extinct chondrichthyan groups with whorl-based dentitions.
"Our revised timeline for the origin of the major groups of jawed vertebrates agrees with the view that their initial diversification occurred in the early Silurian," said Prof. Zhu.
The discovery of Qianodus provides tangible proof for the existence of toothed vertebrates and shark-like dentition patterning tens of millions of years earlier than previously thought. The phylogenetic analysis presented in the study identifies Qianodus as a primitive chondrichthyan, implying that jawed fish were already quite diverse in the Lower Silurian and appeared shortly after the evolution of skeletal mineralization in ancestral lineages of jawless vertebrates.
"This puts into question the current evolutionary models for the emergence of key vertebrate innovations such as teeth, jaws, and paired appendages," said Ivan Sansom, a co-author of the study from the University of Birmingham. + Esplora ulteriormente
