Gli scienziati hanno dibattuto a lungo sulle origini dei denti. Si sono evoluti da squame corporee che sono migrate nelle bocche di antichi vertebrati e si sono adattate per mangiare, un'idea nota come ipotesi "fuori dentro"? Oppure si sono evoluti indipendentemente dalle squame, originando in profondità all'interno della cavità orale e alla fine montando sulle mascelle, nota come ipotesi "dentro e fuori"? Un nuovo studio condotto da scienziati della Penn State fornisce prove dell'ipotesi "fuori dentro".

Secondo il paleontologo dei vertebrati Todd Cook, professore associato di biologia, Penn State Behrend, il team non ha deciso di contribuire al dibattito sulle origini dei denti. Invece, lui e i suoi colleghi stavano studiando la struttura del tessuto dei denticoli rostrali, che sono le punte frastagliate che corrono lungo il muso allungato di squali sega e pesci sega e sono utilizzate nel foraggiamento e nell'autodifesa. Cook, che è l'autore principale dello studio, che appare nel numero di settembre di Journal of Anatomy , ha osservato che i pesci sega appartengono allo stesso gruppo delle razze e delle razze e sono strettamente imparentati con gli squali.

Il team ha esaminato i denticoli rostrali fossilizzati di Ischyrhiza mira, una specie appartenente a un gruppo estinto di pesci sega che visse nelle acque nordamericane durante il tardo Cretaceo, da 100 a 65 milioni di anni fa. I campioni erano stati precedentemente recuperati da una formazione rocciosa nel New Jersey.

"Si ritiene che i denticoli rostrali siano squame modificate a causa della loro posizione sul muso allungato e hanno una morfologia esterna e un modello di sviluppo simile alle squame", ha detto Cook, spiegando che, proprio come con le squame trovate in altre parti del corpo, per un nuovo denticolo rostrale da formare, uno vecchio deve prima cadere e rendere disponibile uno spazio. "Tuttavia, si sapeva molto poco sull'organizzazione dei tessuti che compongono i denticoli rostrali, in particolare lo strato più esterno duro noto come smaltooide. Dato che i denticoli rostrali sono probabilmente squame corporee specializzate, abbiamo ipotizzato che lo smaltooide dei denticoli rostrali mostrerebbe un aspetto simile struttura allo smaltooide delle squame corporee, che hanno una semplice organizzazione microcristallina."

Per esaminare la microstruttura interna dei denticoli rostrali fossili, i ricercatori hanno sezionato a mano i campioni, sia trasversalmente, per tutta la larghezza, sia longitudinalmente, per tutta la lunghezza. Successivamente, hanno utilizzato un microscopio elettronico a scansione per studiare l'istologia, o l'anatomia microscopica, dei denticoli rostrali.

"Sorprendentemente, lo smaltooide del denticolo rostrale di Ischyrhiza mira era tutt'altro che semplice; era considerevolmente più complesso dello smaltooide delle squame del corpo", ha detto Cook. "In effetti, l'organizzazione complessiva dello smaltooide in questo antico pesce sega somigliava a quella del moderno smaltooide a dente di squalo, che è stato ben caratterizzato."

In particolare, ha notato che sia i denticoli rostrali di Ischyrhiza mira che i moderni denti di squalo hanno una copertura smaltooide che consiste in gran parte di microcristalli di fluorapatite ammassati insieme in fasci distinti. Verso la regione esterna dello smaltooide, questi fasci corrono paralleli alla superficie del dente e sono chiamati "smaltoide a fascio parallelo". Più in profondità, i fasci vengono disposti in modo casuale, una regione nota come "smaltoide in bundle aggrovigliato". Infine, attraverso questi strati passa lo "smaltoide a fascio radiale", che è composto da microcristalli imballati orientati perpendicolarmente alla superficie del dente.

In termini di funzione, Cook ha spiegato che avere fasci di microcristalli disposti in vari orientamenti consente ai denti di squalo di resistere alle sollecitazioni meccaniche associate all'alimentazione. Allo stesso modo, ha osservato:"È probabile che la disposizione in bundle di microcristalli dello smaltooide dei denticoli rostrali di Ischyrhiza mira sia servita anche come un modo per resistere alle forze meccaniche".

Tuttavia, il risultato più sorprendente e consequenziale di questo studio è che fornisce un contributo importante al dibattito di lunga data sull'origine dei denti, ha affermato Cook. In particolare, ha spiegato, "Questa scoperta fornisce prove dirette a sostegno dell'ipotesi 'fuori-in', in quanto mostra che le squame hanno la capacità di evolvere uno smaltooide complesso simile a un dente al di fuori della bocca. È più parsimonioso suggerire che le squame abbiano prodotto una simile microstruttura in bundle nei denti e nei denticoli rostrali per concludere che entrambe queste strutture hanno sviluppato uno smaltooide simile indipendentemente". + Esplora ulteriormente

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