¿Dolor de muelas por comer algo frío? La culpa es de estos peces antiguos

Fuente The University of Chicago

Una nueva investigación sobre fósiles muestra que los dientes evolucionaron inicialmente como tejido sensorial en los exoesqueletos acorazados de peces antiguos.

Cualquiera que haya pasado por una limpieza dental puede decir lo sensibles que pueden ser los dientes. Esta sensibilidad proporciona información importante sobre la temperatura, la presión y, sí, el dolor, al morder y masticar la comida. Sin embargo, las partes sensibles dentro del esmalte duro evolucionaron inicialmente para algo muy diferente.

Una nueva investigación de la Universidad de Chicago muestra que la dentina, la capa interna de los dientes que transmite información sensorial a los nervios dentro de la pulpa, evolucionó inicialmente como tejido sensorial en los exoesqueletos acorazados de los peces antiguos.

Los paleontólogos han creído durante mucho tiempo que los dientes evolucionaron a partir de las estructuras rugosas de esta armadura, pero su propósito no estaba claro. El nuevo estudio, publicado esta semana en Nature, confirma que estas estructuras en un pez vertebrado primitivo del período Ordovícico, hace unos 465 millones de años, contenían dentina y probablemente ayudaban a la criatura a percibir las condiciones del agua que lo rodeaba.

La investigación también demostró que las estructuras consideradas dientes en fósiles del período Cámbrico (hace 485-540 millones de años) eran similares a las características de la armadura de invertebrados fósiles, así como a los órganos sensoriales de las conchas de artrópodos modernos como cangrejos y camarones. Estas similitudes implican que los órganos sensoriales de la armadura de diversos animales evolucionaron por separado, tanto en vertebrados como en invertebrados, para ayudarles a percibir el mundo circundante.

¿Dolor de muelas por comer algo frío? La culpa es de estos antiguos peces.

“Cuando piensas en un animal primitivo como este, nadando con una armadura, necesitas percibir el mundo. Este era un entorno depredador bastante intenso, y poder percibir las propiedades del agua que lo rodeaba habría sido muy importante”, dijo Neil Shubin, PhD, Profesor Distinguido Robert R. Bensley de Biología y Anatomía de Organismos en la Universidad de Chicago y autor principal del nuevo estudio. “Así pues, aquí vemos que los invertebrados con armadura, como los cangrejos herradura, también necesitan percibir el mundo, y da la casualidad de que dieron con la misma solución”.

Una noche en el acelerador de partículas

Yara Haridy, PhD, investigadora postdoctoral en el laboratorio de Shubin que dirigió el estudio, no buscaba el origen de los dientes cuando comenzó el proyecto. En cambio, esperaba responder a otra pregunta paleontológica de larga data: ¿Cuál es el vertebrado más antiguo del registro fósil? Haridy solicitó a museos de todo el país especímenes fósiles del período Cámbrico (hace 485-540 millones de años) para realizarles una tomografía computarizada, buscando indicios de rasgos vertebrados.

Uno de esos indicios, al menos en peces posteriores, es la presencia de dentina dentro de las protuberancias de la armadura externa, llamadas odontodos. Haridy recolectó cientos de especímenes, algunos de ellos apenas fragmentos diminutos que cabían en la punta de un palillo. Luego los llevó al Laboratorio Nacional Argonne para una sesión de escaneo que duró toda la noche utilizando la Fuente Avanzada de Fotones, que capturó imágenes de tomografía computarizada de los fósiles con una resolución extremadamente alta. «Fue una noche en el acelerador de partículas; fue divertido», dijo Haridy.

Al comenzar a analizar las imágenes de los escaneos, una de las muestras de un fósil cámbrico llamado Anatolepis parecía mostrar las características de un pez vertebrado. Tenía una serie de túbulos, o poros debajo de los odontodos, llenos de material que mostraba las características químicas de la dentina. Si realmente fuera un vertebrado, este espécimen habría extendido el registro fósil decenas de millones de años atrás.

«Nos felicitábamos mutuamente, como diciendo ‘¡Dios mío, por fin lo logramos!'», dijo Haridy. «Esa habría sido la primera estructura similar a un diente en tejidos de vertebrados del Cámbrico. Así que nos emocionamos mucho cuando vimos los indicios de lo que parecía dentina».

Tenían que confirmarlo, por supuesto, así que comenzaron a analizar imágenes de los demás especímenes que Haridy escaneó. Esta biblioteca de conchas y esqueletos incluía desde fósiles antiguos hasta cangrejos, caracoles, escarabajos, percebes, tiburones y rayas modernos, además de bagres chupadores en miniatura que Haridy crió ella misma en un acuario.

Al comparar al posible vertebrado Anatolepis con un fósil de artrópodo conocido del Museo Público de Milwaukee, se dieron cuenta de que lo que parecían túbulos revestidos de dentina de un vertebrado se parecían más a los órganos sensoriales de los caparazones de los cangrejos, llamados sensilas. Esto significa que Anatolepis, que en Nature se consideraba un vertebrado en 1996, es en realidad un antiguo artrópodo invertebrado. Los grandes túbulos de otro vertebrado del Ordovícico llamado Eriptychius eran similares en estructura a estas sensilas, pero sí contenían dentina.

“Esto nos demuestra que los dientes también pueden ser sensoriales incluso cuando no están en la boca”, dijo Haridy. “Así que, estos peces tienen una armadura sensible. Estos artrópodos también la tienen. Esto explica la confusión con estos animales del Cámbrico temprano. Se creía que este era el primer vertebrado, pero en realidad era un artrópodo”.

Estructuras similares a dientes dispersas en el registro fósil

Los tiburones, las rayas y los bagres también tienen estructuras similares a dientes llamadas dentículos, que hacen que su piel se sienta como papel de lija. Cuando Haridy estudió los tejidos de su bagre, observó que los dentículos estaban conectados a nervios, al igual que un diente. Comentó que las similitudes con los dientes, los antiguos odontodos de los peces acorazados y las sensilas de los artrópodos eran sorprendentes.

Creemos que los primeros vertebrados, estos grandes peces acorazados, tenían estructuras muy similares, al menos morfológicamente. Se ven iguales en los artrópodos antiguos y modernos, porque todos forman esta capa mineralizada que recubre sus tejidos blandos y les ayuda a percibir el entorno, dijo.

Existen dos corrientes de pensamiento sobre cómo estas estructuras finalmente se convirtieron en dientes. Una, la hipótesis «de adentro hacia afuera», sostiene que los dientes surgieron primero y luego se adaptaron para los exoesqueletos. Este artículo respaldaría la segunda hipótesis, «de afuera hacia adentro», que sostiene que las estructuras sensibles se desarrollaron primero en los exoesqueletos y que, en algún momento, los animales utilizaron el mismo conjunto de herramientas genéticas para producir también dientes sensibles.

Si bien no identificaron a los primeros peces vertebrados, Shubin afirmó que este descubrimiento valió la pena.

«Para algunos de estos fósiles que supuestamente eran vertebrados tempranos, demostramos que no lo son. Pero eso fue un poco engañoso», dijo Shubin. «No encontramos al más antiguo, pero en cierto modo, encontramos algo mucho más interesante».

El estudio, «El origen de los dientes de vertebrados y la evolución de los exoesqueletos sensoriales», contó con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias, el Departamento de Energía de EE. UU. y la Fundación de la Familia Brinson. Entre los autores adicionales se encuentran Sam C.P. Norris, Matteo Fabbri, Neelima Sharma, Mark Rivers, Patrick La Riviere y Phillip Vargas de la Universidad de Chicago; Karma Nanglu y Javier Ortega-Hernández de la Universidad de Harvard; y James F Miller de la Universidad Estatal de Missouri.

Referencia

• Haridy, Y., Norris, S.C.P., Fabbri, M. et al. The origin of vertebrate teeth and evolution of sensory exoskeletons. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-08944-w