Quando se trata de dentes, a maioria dos vertebrados tem o mesmo modelo básico. Independentemente do tamanho, formato ou nitidez dos dentes, eles geralmente têm as mesmas raízes genéticas, uma composição física semelhante e quase sempre estão localizados na mandíbula inferior.
No entanto, esta suposição pode não ser mais válida. Os cientistas que estudam o peixe-rato-pintado, uma espécie semelhante ao tubarão encontrada no nordeste do Oceano Pacífico, descobriram que ele tem uma fileira de dentes no topo da cabeça. Esses dentes estão dispostos em uma estrutura cartilaginosa chamada tentáculo, um apêndice na testa que tem alguma semelhança com o nariz de Lula Molusco.
Durante anos, os biólogos debateram a origem dos primeiros dentes – uma questão importante porque os dentes são cruciais para a alimentação e a sobrevivência. A maioria das discussões concentra-se apenas nos dentes orais, sem explorar se os dentes podem ter evoluído em outras partes do corpo. A descoberta dos dentes tentáculos reacendeu o debate, levando os investigadores a perguntar até que ponto estas características podem ser comuns e o que revelam sobre a história da dentição dos vertebrados.
“Essa característica maluca e absolutamente espetacular derruba a suposição de longa data na biologia evolutiva de que os dentes são estruturas estritamente orais”, disse Karly Cohen, pesquisadora de pós-doutorado no Laboratório Friday Harbor da Universidade de Washington. “Os tentáculos são relíquias de desenvolvimento, em vez de itens estranhos e únicos, e são o primeiro exemplo claro de estruturas semelhantes a dentes fora da mandíbula.”
O estudo foi publicado em Anais da Academia Nacional de Ciências.
O peixe-rato-pintado é um dos peixes mais comuns encontrados em Puget Sound. Eles pertencem a um grupo de peixes cartilaginosos chamados quimeras, que se separaram dos tubarões há milhões de anos. Esses peixes têm aproximadamente 60 centímetros de comprimento e recebem esse nome devido à cauda alongada, que representa aproximadamente metade do tamanho do corpo. Apenas os machos adultos têm tentáculos na testa. Quando em repouso, parece uma protuberância branca entre os olhos, mas quando levantado, transforma-se em um órgão farpado em forma de gancho, cheio de dentes.
Os machos usam seus tentáculos para exibição e função. Eles o seguram para afastar os rivais e o usam para agarrar a nadadeira peitoral da fêmea durante o acasalamento, mantendo a fêmea unida na água.
“Os tubarões não têm braços, mas precisam acasalar debaixo d’água”, disse Cohen. “Muitos deles desenvolveram estruturas preênseis para se fixarem aos seus parceiros durante a reprodução.”
Como muitos outros peixes cartilaginosos, o peixe-rato-pintado usa a pélvis para acasalar.
Os corpos da maioria dos tubarões, raias e raias são cobertos por minúsculas escamas semelhantes a dentes, chamadas dentículos. Mas, exceto pelos pequenos dentes na fivela pélvica, a pele do peixe-rato malhado é basicamente lisa. Esta falta incomum de dentes pequenos fez com que os cientistas questionassem o seu paradeiro e se os dentes nos tentáculos representam um remanescente evolutivo deles.
Antes de realizar este estudo, os pesquisadores tinham duas possibilidades em mente. Primeiro, os “dentes” são apenas pequenos dentes modificados, uma característica deixada pelos nossos ancestrais. Outro pensou que eram dentes reais, semelhantes aos encontrados na boca.
“Os peixes-rato têm rostos realmente estranhos”, disse Cohen. “Quando são pequenos, parecem um grande elefante espremido em um pequeno saco de gema.”
As células que formam a área da boca estão ainda mais espalhadas, possibilitando que em algum momento um aglomerado de células formadoras de dentes tenha migrado para a cabeça e ficado preso.
Para testar essas teorias, os pesquisadores capturaram e analisaram centenas de peixes, documentando o desenvolvimento dos tentáculos usando micro-tomografias e amostras de tecido. Embora os tubarões sejam difíceis de estudar, Puget Sound é o lar de peixes-rato-pintados. Eles freqüentam as águas rasas ao redor do Friday Harbor Laboratory, um centro de pesquisa da Universidade de Wisconsin na ilha de San Juan. Eles também compararam os peixes ratos modernos com fósseis ancestrais.
As varreduras mostram que os peixes ratos machos e fêmeas começam a formar tentáculos muito cedo. Nos homens, cresce de um pequeno aglomerado de células para uma pequena pápula branca que se estende entre os olhos. Ele se liga aos músculos que controlam a mandíbula, passando eventualmente pela superfície da pele e crescendo até os dentes. No corpo feminino, nunca se materializa ou mineraliza, mas permanecem evidências da estrutura inicial.
Os novos dentes estão enraizados em uma faixa de tecido na mandíbula chamada lâmina dentária, mas nunca foram documentados em outro lugar. “Quando vimos a placa dentária pela primeira vez, nossos olhos se abriram”, disse Cohen. “É realmente emocionante ver esta importante estrutura na parte externa da mandíbula.”
Nos humanos, a lâmina dentária se rompe após o surgimento dos dentes adultos, 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, incluindo aqueles no fecho pélvico do peixe-rato manchado, não possuem lâminas dentárias. A identificação desta estrutura é uma evidência convincente de que os dentes nos tentáculos são de fato dentes e não dentículos remanescentes. A evidência genética também apoia esta conclusão.
“Os dentes dos vertebrados são mantidos juntos lindamente por uma caixa de ferramentas genética”, disse Cohen.
Amostras de tecidos mostraram que os genes associados aos dentes dos vertebrados são expressos em tentáculos, mas não em dentículos. No registro fóssil, também observaram evidências de dentes nos tentáculos de espécies relacionadas.
“Combinámos dados experimentais com provas paleontológicas para mostrar como estes peixes usaram os programas existentes de produção de dentes para criar um novo dispositivo crítico 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 peixe-rato macho adulto moderno pode ter sete ou oito fileiras de dentes em forma de gancho em seus tentáculos. Esses dentes são mais retraídos e curvados do que os caninos normais, permitindo que os peixes agarrem um companheiro enquanto nadam. O tamanho dos tentáculos também não parece estar correlacionado com o comprimento do peixe. Em vez disso, o seu desenvolvimento coincide com a fivela pélvica, sugerindo que a migração do tecido é agora regulada por outras redes.
“Se estas quimeras estranhas têm dentes colados na parte frontal da cabeça, isso faz-nos pensar mais profundamente sobre a dinâmica do desenvolvimento dos dentes”, disse Gareth Fraser, professor de biologia na Universidade da Florida e autor sénior do estudo.
Os tubarões são frequentemente usados como modelos para estudar os dentes e o desenvolvimento porque possuem muitos dentes orais cobertos por dentículos. Mas, acrescentou Cohen, os tubarões possuem apenas uma fração da diversidade dentária registada historicamente. “As quimeras nos dão um vislumbre do passado”, disse ela, “e acho que quanto mais olhamos para as estruturas pontiagudas dos vertebrados, mais dentes encontraremos fora da mandíbula inferior.”
Esta pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, pela Save Our Oceans Foundation e pelo Friday Harbor Laboratory Internal Endowment Fund, que apoia pesquisas inovadoras em início de carreira.
