Quando se trata de dentes, a maioria dos vertebrados compartilha o mesmo modelo básico. Independentemente do seu tamanho, forma ou nitidez, os dentes geralmente têm as mesmas raízes genéticas, a mesma estrutura física e quase sempre têm um lugar na mandíbula.
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 no topo da cabeça. Esses dentes estão presos a uma estrutura baseada em cartilagem conhecida como tenáculo, um apêndice craniano que lembra vagamente o nariz de um 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 faciais, sem explorar se os dentes podem se desenvolver 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.
“Essa característica maluca e absolutamente espetacular derruba uma suposição de longa data na biologia evolutiva de que os dentes são estruturas estritamente orais”, disse Carly Cohen, pesquisadora de pós-doutorado no Friday Harbor Labs da Universidade de Washington. “O tenáculo é uma relíquia do desenvolvimento, não um excêntrico único, e o primeiro exemplo claro de uma estrutura dentada fora da mandíbula.”
O estudo foi publicado 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 quase metade do tamanho de seu corpo. Apenas os machos adultos desenvolvem um tenáculo na testa. Em repouso, aparece como uma pequena protuberância branca entre os olhos, mas quando levantado, torna-se um órgão curvo e espinhoso coberto por dentes.
Os machos usam o tenáculo tanto para exibição quanto para trabalho. Cultivam-no para repelir os rivais e, durante o acasalamento, utilizam-no para agarrar a fêmea pelas barbatanas peitorais, mantendo 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.”
O peixe-rato-pintado também usa pinças pélvicas para acasalar, assim como muitos outros peixes cartilaginosos.
Na maioria dos tubarões, raias e raias, o corpo é coberto por minúsculas escamas semelhantes a dentes, chamadas dentículos. Mas, com exceção dos dentículos nos colchetes pélvicos, os peixes-rato manchados têm essencialmente pele lisa. Esta falta incomum de dentículos levou os cientistas a questionar o que aconteceu com eles – e se os dentes do tenáculo podem representar o seu remanescente evolutivo.
Antes de conduzir o estudo, os pesquisadores tinham duas possibilidades em mente. Uma delas é que os “dentes” eram simplesmente dentículos modificados, uma característica que sobrou dos ancestrais antigos. Outro sugeriu que eram dentes reais, semelhantes aos dentes encontrados dentro da boca.
“Os peixes-rato têm rostos realmente estranhos”, disse Cohen. “Quando são jovens, parecem um elefante de pelúcia em um saco de gemas.”
As células que formam a região oral se espalharam mais, tornando plausível que, em algum momento, um aglomerado de células formadoras de dentes possa ter migrado sobre a cabeça e ficar preso.
Para testar essas teorias, os pesquisadores capturaram e analisaram centenas de peixes para documentar o desenvolvimento do tenáculo usando microtomografias e amostras de tecido. 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, um centro de pesquisa da UW localizado na ilha de San Juan. Eles compararam o peixe-rato moderno com ancestrais fósseis.
As varreduras mostram que tanto os peixes-rato machos quanto as fêmeas começam a desenvolver tenáculos precocemente. Nos homens, desenvolve-se a partir de um pequeno aglomerado de células até uma pequena espinha branca que se alonga entre os olhos. Ele se liga aos músculos que controlam a mandíbula e, eventualmente, irrompe pela superfície da pele e irrompe os dentes. Nas mulheres nunca se materializa – ou mineraliza – mas permanece a evidência da estrutura básica.
Os novos dentes estão enraizados em uma faixa de tecido chamada lâmina dentária, que está presente na mandíbula, mas não está documentada em outro lugar. “Quando vimos a lâmina dentária pela primeira vez, nossos olhos se arregalaram”, disse Cohen. “Foi muito emocionante ver esta importante estrutura fora da mandíbula.”
Nos humanos, a lâmina dentária se rompe após o crescimento 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 dentículos dérmicos com pinças pélvicas de peixes-rato manchados não possuem lâmina dentária. A identificação dessa estrutura foi uma evidência convincente de que os dentes do tenáculo eram de fato dentes e não dentículos residuais. A evidência genética também apoia esta conclusão.
“Os dentes dos vertebrados são extremamente bem montados por uma caixa de ferramentas genética”, disse Cohen.
Amostras de tecido revelaram que os genes associados aos dentes ao longo da coluna vertebral foram expressos no tenáculo, mas não no dentículo. No registro fóssil, eles também viram evidências de dentes nos tenáculos de espécies relacionadas.
“Temos uma combinação de dados experimentais com evidências paleontológicas para mostrar como estes peixes cooptaram um programa pré-existente para produzir dentes para criar um novo dispositivo que é necessário para a reprodução”, disse Michael Coates, professor e catedrático de biologia e anatomia na Universidade de Chicago e co-investigador.
O peixe-rato macho adulto moderno pode desenvolver sete ou oito fileiras de dentes serrilhados em seu tenáculo. Esses dentes retraem e flexionam mais do que a média dos caninos, permitindo que o peixe segure um companheiro enquanto nada. O tamanho do tenáculo também parece não estar relacionado ao comprimento do peixe. O seu desenvolvimento alinha-se, em vez disso, com os cláspers pélvicos, sugerindo que o tecido migratório é agora controlado por outras redes.
“Se essas estranhas quimeras tivessem dentes saindo da frente de suas cabeças, isso nos faria pensar sobre a dinâmica do desenvolvimento dentário de forma mais geral”, disse Gareth Fraser, professor de biologia na Universidade da Flórida e autor sênior do estudo.
Os tubarões costumam servir como modelos para o estudo e desenvolvimento dos dentes porque têm muitos dentes na boca e são cobertos por dentículos. Mas, acrescentou Cohen, há uma pequena diversidade nos dentes de tubarão que foi preservada pela história. “As quimeras oferecem um raro vislumbre do passado”, diz ele, “acho que quanto mais olhamos para as estruturas pontiagudas das vértebras, mais dentes encontraremos fora das mandíbulas”.
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.
