Ανακάλυψη σοκ: Πραγματικά δόντια αναπτύσσονται στο κεφάλι ψαριού

Όταν πρόκειται για τα δόντια, τα περισσότερα σπονδυλωτά ακολουθούν το ίδιο βασικό εξελικτικό σχέδιο. Ανεξάρτητα από το μέγεθος ή το σχήμα, τα δόντια έχουν κοινή γενετική βάση, παρόμοια φυσική δομή και, σχεδόν πάντα, θέση μέσα στη γνάθο.

Ωστόσο, αυτή η υπόθεση φαίνεται πως δεν ισχύει πλέον. Επιστήμονες που μελετούν το spotted ratfish —ένα είδος που μοιάζει με καρχαρία και ζει στον βορειοανατολικό Ειρηνικό Ωκεανό— ανακάλυψαν ότι διαθέτει σειρές δοντιών στην κορυφή του κεφαλιού του. Τα δόντια αυτά βρίσκονται σε μια χόνδρινη δομή γνωστή ως tenaculum, ένα εξόγκωμα στο μέτωπο που θυμίζει τη μύτη του Squidward από τα κινούμενα σχέδια.

Για χρόνια, οι βιολόγοι αναζητούσαν την προέλευση των δοντιών — ένα θεμελιώδες ερώτημα για την κατανόηση της εξέλιξης των σπονδυλωτών. Οι περισσότερες θεωρίες επικεντρώνονταν στα στοματικά δόντια, χωρίς να εξετάζουν αν θα μπορούσαν να έχουν εξελιχθεί και σε άλλα σημεία του σώματος. Η ανακάλυψη των δοντιών στο tenaculum επανέφερε τη συζήτηση, οδηγώντας τους επιστήμονες να διερευνήσουν πόσο διαδεδομένο μπορεί να είναι αυτό το φαινόμενο και τι αποκαλύπτει για την ιστορία της οδοντοφυΐας.

«Αυτό το απίστευτο, απολύτως εντυπωσιακό χαρακτηριστικό ανατρέπει τη μακροχρόνια υπόθεση της εξελικτικής βιολογίας ότι τα δόντια είναι αποκλειστικά στοματικές δομές», ανέφερε η Karly Cohen, μεταδιδακτορική ερευνήτρια στα Friday Harbor Labs του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον. «Το tenaculum είναι ένα εξελικτικό απολίθωμα, όχι μια ιδιορρυθμία, και το πρώτο ξεκάθαρο παράδειγμα οδοντωτής δομής εκτός γνάθου».

Ένα μοναδικό ψάρι με δόντια στο κεφάλι

Το spotted ratfish είναι από τα πιο κοινά ψάρια στον Puget Sound και ανήκει στις χιμαιρές, μια ομάδα χονδριχθύων που διαχωρίστηκαν από τους καρχαρίες πριν από εκατομμύρια χρόνια. Φτάνει περίπου τα 60 εκατοστά σε μήκος και ξεχωρίζει για την μακριά, λεπτή ουρά του, που αποτελεί το μισό του σώματός του. Μόνο τα αρσενικά αναπτύσσουν το tenaculum, το οποίο σε κατάσταση ηρεμίας μοιάζει με μικρό λευκό εξόγκωμα ανάμεσα στα μάτια, αλλά όταν υψώνεται μετατρέπεται σε αγκιστρωτό, οδοντωτό όργανο.

Τα αρσενικά το χρησιμοποιούν τόσο για επίδειξη όσο και για λειτουργικούς σκοπούς. Το σηκώνουν για να απομακρύνουν αντιπάλους και, κατά τη διάρκεια της αναπαραγωγής, το χρησιμοποιούν για να κρατούν τα θηλυκά από το πτερύγιο, διατηρώντας τα δύο ψάρια ενωμένα στο νερό. «Οι καρχαρίες δεν έχουν χέρια, αλλά πρέπει να ζευγαρώνουν μέσα στο νερό», εξήγησε η Cohen. «Έτσι, πολλοί έχουν αναπτύξει δομές πρόσφυσης για να συνδέονται με το ταίρι τους κατά την αναπαραγωγή».

Η εξελικτική σημασία της ανακάλυψης

Οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι, σε αντίθεση με τους καρχαρίες και τις σαλάχες που καλύπτονται από μικροσκοπικά οδοντωτά λέπια (denticles), το spotted ratfish έχει λείο δέρμα, εκτός από τα denticles στα πυελικά του πτερύγια. Αυτή η ιδιαιτερότητα οδήγησε τους ερευνητές να διερωτηθούν αν τα δόντια του tenaculum είναι εξελικικά κατάλοιπα αυτών των δομών ή αν πρόκειται για πραγματικά δόντια.

Για να απαντήσουν, συνέλεξαν εκατοντάδες δείγματα και χρησιμοποίησαν μικρο-αξονικές τομογραφίες και ιστολογικές εξετάσεις. Οι σαρώσεις έδειξαν ότι τόσο τα αρσενικά όσο και τα θηλυκά αρχίζουν να σχηματίζουν το tenaculum από νωρίς, αλλά μόνο στα αρσενικά αναπτύσσεται πλήρως και εμφανίζει δόντια.

Η ομάδα εντόπισε μια ταινία ιστού γνωστή ως dental lamina —η οποία υπάρχει συνήθως μόνο στη γνάθο— και ήταν η πρώτη φορά που παρατηρήθηκε εκτός αυτής. «Όταν είδαμε τη dental lamina για πρώτη φορά, δεν το πιστεύαμε», είπε η Cohen. «Ήταν συναρπαστικό να βλέπουμε αυτή τη δομή έξω από τη γνάθο».

Νέα δεδομένα για την εξέλιξη των δοντιών

Η γενετική ανάλυση έδειξε ότι τα ίδια γονίδια που σχετίζονται με τον σχηματισμό δοντιών στα σπονδυλωτά ενεργοποιούνται και στο tenaculum, αλλά όχι στα denticles. Επιπλέον, τα απολιθώματα συγγενικών ειδών έδειξαν ότι και εκείνα διέθεταν δόντια σε παρόμοια θέση.

«Συνδυάζουμε πειραματικά δεδομένα με παλαιοντολογικά ευρήματα για να δείξουμε πώς αυτά τα ψάρια αξιοποίησαν ένα προϋπάρχον γενετικό πρόγραμμα παραγωγής δοντιών, δημιουργώντας ένα νέο όργανο απαραίτητο για την αναπαραγωγή», σημείωσε ο Michael Coates, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και συν-συγγραφέας της μελέτης.

Τα ενήλικα αρσενικά spotted ratfish μπορούν να αναπτύξουν έως και οκτώ σειρές δοντιών στο tenaculum, τα οποία είναι ευέλικτα και λειτουργούν σαν άγκιστρα, επιτρέποντάς τους να κρατούν το ταίρι τους κατά το ζευγάρωμα. Η ανάπτυξη του οργάνου φαίνεται να συνδέεται με τα πυελικά πτερύγια, υποδηλώνοντας ότι ελέγχεται από διαφορετικά γενετικά δίκτυα.

«Αν αυτές οι παράξενες χιμαιρές βάζουν δόντια στο μπροστινό μέρος του κεφαλιού τους, τότε πρέπει να ξανασκεφτούμε τη δυναμική της οδοντικής εξέλιξης γενικότερα», δήλωσε ο Gareth Fraser, καθηγητής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Φλόριντα και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.

Όπως πρόσθεσε η Cohen, «οι χιμαιρές προσφέρουν ένα σπάνιο παράθυρο στο παρελθόν. Όσο περισσότερο εξετάζουμε τις αγκαθωτές δομές των σπονδυλωτών, τόσο περισσότερα δόντια θα ανακαλύπτουμε εκτός της γνάθου».

Πηγή: sciencedaily.com