Cientistas acabam de encontrar dentes reais crescendo na cabeça de um peixe

Essa suposição, no entanto, pode não ser mais verdadeira. Os cientistas que estudam o peixe-rato-pintado, uma espécie semelhante ao tubarão encontrada no nordeste do Oceano Pacífico, descobriram que ele tem fileiras de dentes crescendo no topo da cabeça. Esses dentes revestem uma estrutura baseada em cartilagem conhecida como tenáculo, um apêndice da testa que lembra vagamente o nariz de Lula Molusco.

Durante anos, os biólogos debateram a origem dos dentes – uma questão importante, dada a importância que têm para a alimentação e a sobrevivência. A maioria das discussões concentrou-se apenas nos dentes orais, sem explorar se os dentes poderiam ter evoluído em outras partes do corpo. A descoberta de dentes no tenáculo reabriu esse debate, levando os investigadores a perguntar até que ponto tais características podem ser difundidas e o que revelam sobre a história da dentição dos vertebrados.

“Essa característica insana e absolutamente espetacular inverte a suposição de longa data da biologia evolutiva de que os dentes são estruturas estritamente orais”, disse Karly Cohen, pesquisadora de pós-doutorado da UW no Friday Harbor Labs da Universidade de Washington. “O tenáculo é uma relíquia em desenvolvimento, não algo bizarro e único, e o primeiro exemplo claro de uma estrutura dentada fora da mandíbula.”

A pesquisa foi publicada em Anais da Academia Nacional de Ciências.

Os peixes-rato-pintados estão entre os peixes mais comuns em Puget Sound. Eles pertencem a um grupo de peixes cartilaginosos conhecidos como 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 representam aproximadamente metade do tamanho de seu corpo. Apenas os machos adultos desenvolvem um tenáculo na testa. Quando em repouso, aparece como uma pequena protuberância branca entre os olhos, mas quando levantado, torna-se um órgão farpado e em forma de gancho, coberto de dentes.

Os machos usam o tenáculo tanto para exibição quanto para função. Eles o levantam para afastar os rivais e, durante o acasalamento, usam-no para agarrar as fêmeas pela nadadeira peitoral, mantendo o casal unido na água.

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

O peixe-rato-pintado também usa pinças pélvicas para o acasalamento, semelhante a muitos outros peixes cartilaginosos.

Na maioria dos tubarões, raias e raias, o corpo é coberto por pequenas escamas semelhantes a dentes, chamadas dentículos. Mas, com exceção dos dentículos nos colchetes pélvicos, os peixes-rato pintados têm, em grande parte, pele lisa. Esta falta incomum de dentículos levou os cientistas a questionar o que aconteceu com eles – e se os dentes no tenáculo poderiam representar seus remanescentes evolutivos.

Antes de conduzir o estudo, os pesquisadores tinham duas possibilidades em mente. Uma delas era que os “dentes” eram simplesmente dentículos modificados, uma característica remanescente dos ancestrais antigos. O outro sugeriu que eram dentes genuínos, semelhantes aos encontrados dentro da boca.

“Os peixes-rato têm rostos realmente estranhos”, disse Cohen. “Quando são pequenos, parecem um elefante esmagado em um pequeno saco de gema.”

As células que formam a região oral estão espalhadas mais longe, tornando plausível que, em algum momento, um aglomerado de células formadoras de dentes possa ter migrado para a cabeça e ficar preso.

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 possam ser bastante difíceis de estudar, os peixes-rato-pintados são abundantes em Puget Sound. Eles freqüentam as águas rasas ao redor do Friday Harbor Labs, o centro de pesquisa da UW localizado na Ilha de San Juan. Eles também compararam o peixe-rato moderno com fósseis ancestrais.

Os exames mostraram que tanto os peixes-rato machos quanto as fêmeas começam a fazer tenáculos desde cedo. Nos homens, ela cresce a partir de um pequeno aglomerado de células até se tornar uma pequena espinha branca que se alonga entre os olhos. Ele se fixa aos músculos que controlam a mandíbula e, finalmente, irrompe pela superfície da pele e brota os dentes. Nas mulheres, nunca se materializa – ou mineraliza – mas permanecem evidências de uma estrutura inicial.

Os novos dentes estão enraizados em uma faixa de tecido chamada lâmina dentária, que está presente na mandíbula, mas nunca foi documentada em outro lugar. “Quando vimos a lâmina dentária pela primeira vez, nossos olhos se arregalaram”, disse Cohen. “Foi tão emocionante ver esta estrutura crucial fora da mandíbula.”

Nos humanos, a lâmina dentária se desintegra depois que os dentes adultos crescem, mas muitos vertebrados mantêm a capacidade de substituir os dentes. Os tubarões, por exemplo, têm “uma correia transportadora constante” de novos dentes, disse Cohen. Os dentículos dérmicos, inclusive os dos colchetes pélvicos do peixe-rato-pintado, não possuem lâmina dentária. A identificação dessa estrutura foi uma evidência convincente de que os dentes do tenáculo são realmente dentes e não restos de dentículos. Evidências genéticas também apoiaram esta conclusão.

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

Amostras de tecido revelaram que os genes associados aos dentes dos vertebrados foram expressos no tenáculo, mas não nos dentículos. No registro fóssil, também observaram evidências de dentes no tenáculo de espécies relacionadas.

“Temos uma combinação de dados experimentais com evidências paleontológicas para mostrar como estes peixes cooptaram um programa pré-existente de fabricação de dentes para fazer um novo dispositivo que é essencial para a reprodução”, disse Michael Coates, professor e catedrático de biologia e anatomia de organismos na Universidade de Chicago e co-autor do artigo.

O moderno peixe-rato macho adulto pode desenvolver sete ou oito fileiras de dentes em forma de gancho em seu tenáculo. Esses dentes retraem e flexionam mais do que a média dos caninos, permitindo que o peixe se agarre ao companheiro enquanto nada. O tamanho do tenáculo também parece não estar relacionado com o comprimento do peixe. Em vez disso, o seu desenvolvimento alinha-se com os cláspers pélvicos, sugerindo que o tecido migrante é agora regulado por outras redes.

“Se estas estranhas quimeras têm dentes colados na parte frontal da cabeça, isso faz-nos pensar no dinamismo do desenvolvimento dentário de forma mais geral”, disse Gareth Fraser, professor de biologia na Universidade da Florida e autor sénior do estudo.

Os tubarões costumam servir de modelo para o estudo dos dentes e do desenvolvimento porque têm muitos dentes orais e são cobertos por dentículos. Mas, acrescentou Cohen, os tubarões possuem apenas uma fatia da diversidade dentária capturada pela história. “As quimeras oferecem um raro vislumbre do passado”, disse ela. “Acho que quanto mais olhamos para as estruturas pontiagudas dos vertebrados, mais dentes encontraremos fora da mandíbula.”

Esta pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, pela Save Our Seas Foundation e por doações internas do Friday Harbor Labs que apoiam pesquisas inovadoras em início de carreira.