Cientistas descobriram que dentes reais crescem na cabeça de um peixe

No entanto, essa suposição não é mais verdadeira. Cientistas que estudavam uma espécie de rato-pintado semelhante a um tubarão, encontrada no nordeste do Oceano Pacífico, descobriram fileiras de dentes crescendo no topo de sua cabeça. Esses dentes revestem uma estrutura baseada em cartilagem chamada tenáculo, um apêndice da testa que lembra vagamente o focinho de um Lula Molusco.

Durante anos, os biólogos debateram de onde vieram os dentes – uma questão importante, e quão importantes eles são para a alimentação e a sobrevivência. A maior parte da discussão concentra-se nos dentes orais, sem examinar se os dentes podem ter se desenvolvido em outras partes do corpo. A descoberta de dentes em Tenaculum reabriu esse debate, levando os investigadores a perguntar até que ponto tais características podem ser difundidas e o que revelam sobre a história dos dentes dos vertebrados.

“Esta característica louca e absolutamente fascinante derruba uma suposição de longa data na biologia evolutiva de que os dentes são estruturas estritamente orais”, disse Carly Cohen, pesquisadora de pós-doutorado da UW no Laboratório Friday Harbor da Universidade de Washington. “O tenáculo é uma relíquia do desenvolvimento, não uma aberração, e o primeiro exemplo claro de estrutura dentária fora da mandíbula.”

Publicado em Pesquisa Anais da Academia Nacional de Ciências.

Entre os peixes mais comuns em Puget Sound estão as enguias pintadas. Eles pertencem a um grupo de peixes cartilaginosos chamados quimeras, que divergiram dos tubarões há milhões de anos. Crescendo até cerca de 60 centímetros de comprimento, esses peixes são nomeados por suas caudas longas e delgadas, que têm metade do tamanho do corpo. Um tenáculo se desenvolve na testa apenas em homens adultos. Em repouso, aparece como uma pequena ponta branca entre os olhos, mas quando levantada, torna-se um órgão farpado e em forma de gancho, coberto de dentes.

Os machos usam o tenáculo para exibição e função. Eles a cultivam para afastar os rivais e, durante o acasalamento, usam a nadadeira peitoral para agarrar a fêmea e manter o casal unido na água.

“Os tubarões não têm braços, mas têm de acasalar debaixo de água”, disse Cohen. “Portanto, muitos deles desenvolveram estruturas de preensão para se prenderem a um parceiro durante a reprodução”.

Como muitos peixes cartilaginosos, o peixe-rato-pintado usa pinças pélvicas para acasalar.

Na maioria dos tubarões, raias e raias, o corpo é coberto por pequenas escamas semelhantes a dentes, chamadas dentículos. Mas, com exceção dos dentes pélvicos, os olmos-pintados têm, em sua maioria, pele lisa. Esta falta incomum de dentes fez com que os cientistas questionassem o que aconteceu – e se os dentes do Tenaculum representam os seus remanescentes evolutivos.

Antes de conduzir o estudo, os pesquisadores tinham duas possibilidades em mente. Uma delas é que os “dentes” são simplesmente dentes modificados, uma característica que sobrou de um ancestral antigo. Outro sugeriu que eram dentes reais encontrados dentro da boca.

“Radfish têm rostos muito diferentes”, disse Cohen. “Quando são pequenos, parecem um elefante em um saquinho amarelo.”

Acredita-se que as células que formam a região oral se espalham distalmente e, em algum momento, as células que formam o dente migram para a cabeça e se fixam.

Para testar estas teorias, os investigadores capturaram e analisaram centenas de peixes, utilizando micro-tomografias e amostras de tecidos para documentar o desenvolvimento do tenáculo. Embora os tubarões sejam notoriamente difíceis de estudar, Puget Sound tem muitos tubarões pintados. Eles freqüentam as águas rasas ao redor do Friday Harbor Labs, um centro de pesquisa da UW localizado na ilha de San Juan. Eles compararam os roedores modernos com fósseis ancestrais.

As varreduras mostram que ratos machos e fêmeas começam a desenvolver tenáculos precocemente. Nos homens, desenvolve-se a partir de um pequeno aglomerado de células em uma pequena espinha branca que se projeta entre os olhos. Ele se fixa aos músculos que controlam a mandíbula e, finalmente, irrompe pela superfície da pele para brotar os dentes. Nas mulheres nunca funciona – ou mineraliza – mas há evidências de formação precoce.

Os novos dentes estão enraizados em um grupo de tecidos denominado lâmina dentária, presente na mandíbula, mas não documentado em outro lugar. “Quando vimos a lâmina dentária pela primeira vez, nossos olhos se arregalaram”, disse Cohen. “Foi muito emocionante ver este importante sistema fora da mandíbula.”

Nos humanos, a lâmina dentária se deteriora após o desenvolvimento dos dentes adultos, mas muitos vertebrados mantêm a capacidade de substituir os dentes. Por exemplo, os tubarões têm “uma correia transportadora constante” de novos dentes, disse Cohen. Os tentáculos dérmicos, incluindo os da região pélvica do olmo-pintado, não possuem lâmina dentária. A identificação desta estrutura é uma evidência convincente de que os dentes do Tenaculum são de fato dentes e não dentes fossilizados. Evidências genéticas também apoiaram esta conclusão.

“Os dentes dos vertebrados são muito bem montados por uma caixa de ferramentas genética”, disse Cohen.

Amostras de tecido revelaram que os genes relacionados aos dentes nos vertebrados são expressos no tenáculo, mas não nos dentes. Eles também notaram evidências de dentes no tenáculo de espécies relacionadas no registro fóssil.

“Temos uma combinação de dados experimentais que mostram como estes peixes cooptaram um programa pré-existente para produzir dentes para desenvolver um novo dispositivo essencial para a reprodução”, disse o co-autor Michael Coates, professor e catedrático de biologia e anatomia de organismos na Universidade de Chicago.

Um rato macho adulto moderno desenvolve sete ou oito fileiras de dentes em forma de gancho em seu tenáculo. Esses dentes retraem e dobram mais do que a média dos caninos, ajudando o peixe a se agarrar ao companheiro enquanto nada. O tamanho do tenáculo parece não estar relacionado ao comprimento do peixe. Seu crescimento une-se aos cláspers pélvicos, sugerindo que o tecido migratório é agora controlado por outras redes.

“Se essas estranhas quimeras colocam dentes na frente da cabeça, isso nos faz pensar sobre a dinâmica do desenvolvimento dentário em geral”, disse Gareth Fraser, professor de biologia da Universidade da Flórida e autor sênior do estudo.

Os tubarões costumam servir como modelos para o estudo dos dentes e do desenvolvimento porque são cobertos por muitos dentes e dentículos orais. Mas, acrescentou Cohen, os tubarões têm apenas uma pequena fração da diversidade dentária capturada ao longo da história. “As quimeras proporcionam um raro vislumbre do passado”, disse ele, “e quanto mais olhamos para as estruturas pontiagudas dos vertebrados, mais dentes encontraremos fora da mandíbula”.

Esta pesquisa é apoiada pela National Science Foundation, pela Save Our Seas Foundation e por doações internas do Friday Harbor Labs para pesquisas inovadoras em início de carreira.