A evolução é um dos processos mais importantes na vida de qualquer organismo na Terra. Das espécies modernas no planeta Terra, apenas uma pequena porcentagem abandonou a evolução há muitos milhões de anos, a maioria mudou todo esse tempo e continua a mudar. Em questões de desenvolvimento e história de nossa espécie, muita atenção foi dada ao intelecto, à estrutura da mão, que nos permite segurar as ferramentas de trabalho em nossas mãos, postura ereta, etc. No entanto, raramente surge a pergunta: de onde tiramos tal queixo? Cientistas da Uppsala University (Uppsala, Suécia) e do ESRF (acelerador de partículas em Grenoble, França) decidiram realizar um estudo fóssil para descobrir a origem evolutiva da mandíbula dos vertebrados. Quais foram as dificuldades do estudo, quais métodos foram usados e quais foram as novidades que os cientistas aprenderam? O relatório deles nos dirá sobre isso. Ir.
Base de pesquisa
Lembre-se de como arrancamos os dentes de leite na infância. Às vezes era necessário visitar um dentista terrível, às vezes um fio e uma porta bastavam, e às vezes um dente chato e incômodo caía sozinho. Independentemente do método de se livrar dos dentes de leite, sua essência é a mesma - o dente "velho" abre espaço para o "novo". Isso é inerente a muitas espécies de animais, mas o mecanismo desse processo é diferente.
Dunkleosteus é um dos representantes mais famosos da Arthrodiriformes.
Vamos voltar ao passado, 300-400 milhões de volta. Naquela época ainda não havia tubarões, mas o Oceano Mundial era habitado por outros predadores - Arthrodiriformes . Arthrodiras são um grupo de vertebrados extintos da classe placoderme.
Um dos tipos mais famosos e bem estudados de arthrodir é o dunkleosteas (Dunkleosteus ), que viveu no planeta 415-360 milhões de anos atrás. Em certa época, essa espécie foi o maior predador (4,5-6 m de comprimento do corpo), embora essa afirmação seja muito precária, uma vez que a maioria dos fósseis estudados são fragmentos, segundo os quais é muito difícil determinar as dimensões exatas.
O documentário "Predadores pré-históricos", que também fala sobre Dunkleosteus.
Mas não são as dimensões que distinguem essas criaturas de seus contemporâneos, mas o método de caça, ou melhor, a ferramenta - a mandíbula. Dunkleosteus não foi o primeiro a ter mandíbulas, mas sua variante foi bem desenvolvida e adaptada ao estilo de vida e preferências gastronômicas de Dunkleosteus. Em vez de dentes, no sentido moderno do termo, esses predadores tinham grandes placas ósseas. A força da mandíbula era de aproximadamente 5 MPa (como a do crocodilo do Mississippi) e a velocidade de abertura era de 1/50 de segundo, o que permitia ao predador literalmente sugar a presa.
Os representantes do arthrodir, incluindo o dunkleostea, eram mais frequentemente do que outros objeto de estudo de peixes antigos, bem como de sua anatomia. No entanto, para compreender todo o caminho evolutivo da mandíbula, é necessário considerar uma versão ainda anterior dela. Portanto, os cientistas decidiram estudar os fósseis de Acanthothoraci - outro grupo primitivo de peixes, considerado mais primitivo que as artrodiras e intimamente relacionado aos primeiros vertebrados mandibulares. Mas estudar os fósseis de Acanthothoraci tem o mesmo problema que estudar os Arthrodiriformes - a falta de fósseis e sua natureza fragmentada.
A melhor amostra para estudar foi encontrada há cerca de 100 anos na República Tcheca. Anteriormente, era extremamente difícil estudá-lo, já que os ossos ficavam quase totalmente selados na rocha, e sua destruição levaria a danos à amostra.
Exterior do complexo de pesquisa ESRF.
Mas, nos cem anos desde a descoberta desta amostra, muita coisa mudou. Por exemplo, em 1994, o complexo de pesquisa ESRF foi construído com um síncrotron de 844,4 m de comprimento. Este milagre da ciência moderna produz poderosos raios-X que podem ser usados para varreduras não destrutivas de matéria, inclusive para o estudo de fósseis fósseis.
Como os autores do estudo observam, o grupo-tronco Osteichthyans (peixes ósseos) e a maioria dos Chondrichthyans(peixes cartilaginosos) têm dentes espirais dispostos transversalmente, enquanto o grupo da coroa Osteichthyans tem dentição longitudinal (diagrama abaixo).
Imagem nº 1: Distribuição dos tipos de dentição entre os dentes superiores.
No arthrodir, novos dentes são adicionados em fileiras divergentes do dente predecessor ou da área predecessora. O número de fileiras varia muito, e o arranjo de fileiras adicionais pode ser labial (protuberante) e lingual, doze (para dentro) ou longitudinal.
Descobertas recentes das mandíbulas córneas marginais e da anatomia artrodral do corpo em Entelognathus (423-416 Mya) e Qilinyu (419 Mya) levou à teoria da evolução da mandíbula, na qual esses dois gêneros formam uma ponte entre as formas artrodirais da mandíbula e as mandíbulas ósseas dos peixes.
* Mya - milhões de anos atrás.No entanto, a dentição de Entelognathus e Qilinyu ainda é mal compreendida.
Neste trabalho, os cientistas apresentaram os resultados de um estudo da dentição de Radotina , Kosoraspis , Tlamaspis (República Tcheca) e da única amostra da dentição Acanthothoraci (CPW.9 / Arquipélago Ártico Canadense).
Resultados da pesquisa
O mecanismo para adicionar dentes à fileira CPW.9, que inclui um par de placas supragnatais no focinho, foi anteriormente descrito como concêntrico. Como resultado, uma tessela dérmica destacada (semelhante a escamas ) com odontodos * posicionados concentricamente da mesma formação levou à interpretação errônea do espécime como a maxila de Acanthothoraci .
Odontódios * (dentes córneos) são formações cutâneas córneas em algumas espécies de vertebrados.A reanálise das imagens CPW.9 por tomografia de microcomputador (micro-CT) mostra que as placas dentárias superiores estão localizadas vestibularmente em relação à placa da córnea pré-medial. Consequentemente, a adição dos dentes é radial a partir da base do lábio e não no lábio em si. Em vez disso, os dentes pequenos mais antigos são cobertos por dentes córneos maiores, como observado no grupo de caule do Andreolepis .
A microscopia de contraste de fase permitiu que os cientistas descobrissem dentições anteriormente inexploradas em Radotina , Kosoraspis e Tlamaspis . Eles são todos significativamente diferentes do CPW.9.
Imagem # 2: a estrutura da mandíbula de Radotina tesselata. Estrutura dos
dentes radotina(imagens acima) consiste em quatro fileiras localizadas na superfície ventral da grande maçã do rosto córnea fixada na superfície externa do quadrado da tenda (componente dorsal da mandíbula).
Esta borda ventral forma um sulco longitudinal com dentes no lado labial, e fileiras de sulcos vasculares estão localizados na parte inferior do sulco. Assim, a dentição é exclusivamente marginal, localizada dentro da borda da mandíbula, mas fora do quadrado da tenda ( 2C ), e é separada da parte externa da bochecha por uma borda labial clara do osso exposto. Fileiras de dentes são adicionadas lingualmente (em relação à língua) e um pronunciado gradiente de mineralização é visível dos dentes mais velhos aos mais novos. Os dentes têm uma forma alongada em forma de estrela em forma de lâmina ( 2E) A forma desses dentes é semelhante à forma dos odontódios marginais na tessela da bochecha. No entanto, ao contrário desses odontódios, os dentes são fundidos em fileiras usando tecido conjuntivo basal separado.
Não foram encontrados sinais de reabsorção ou substituição dentária. Porém, um dente quebrado na própria fileira lingual claramente passou pelo processo de restauração com a formação de uma nova coroa na área danificada.
Kosoraspis e Tlamaspis têm vários ossos da mandíbula curtos e córneos nos quais os dentes estão localizados. Eles variam em comprimento e forma de acordo com sua posição, mas todos estão associados a um painel frontal. Em Kosoraspisa placa anversa apresenta odontodos semelhantes a dentes, que se fundem em dentes pontiagudos na placa oral, formando fileiras espirais obliquamente transversais. Eles diferem na forma dos odontodos em forma de estrela na bochecha.
Imagem nº 3: a estrutura da mandíbula Kosoraspis peckai.
Tanto os odontódios quanto os dentes são compostos de dentina palial, enquanto a dentina circumpulpar, que preenche a cavidade pulpar nos dentes maduros, é um tecido dentinário tubular (em forma de tubo) com menos espaços celulares.
E aqui está a placa frontal de Tlamaspisprincipalmente descoberto labialmente, com exceção de duas ou três fileiras de tubérculos, que se fundem abruptamente em uma fileira de dentes cônicos, lingualmente delimitados por uma crista desdentada. Isso se assemelha aos ossos marginais da mandíbula de um grupo da coroa de peixes ósseos, embora os dentes não sejam perdidos ou substituídos.
Imagem nº 4: Estrutura da mandíbula de Tlamaspis inopinatus.
Levando em consideração a análise filogenética, Acanthothoraci são separados do nó do grupo mandíbula por quatro nós intermediários, ou seja, quatro estágios intermediários de evolução. No entanto, existe uma clara semelhança entre a dentição de Acanthothoraci e os peixes ósseos.
É digno de nota que múltiplas mandíbulas curtas e córneas semelhantes às de Kosoraspis e Tlamaspis, estão presentes em Lophosteus (um gênero extinto de peixes ósseos pré-históricos). A estrutura das bochechas de Kosoraspis também se parece muito com a dos peixes ósseos primitivos.
Para um conhecimento mais detalhado das nuances do estudo, recomendo que você dê uma olhada no relatório dos cientistas .
Epílogo
As mandíbulas acima, de diferentes tipos, têm muito em comum, apesar da aparente variedade de características externas, que se devem a aspectos funcionais.
Funcionalmente, a dentição CPW.9 parece ser adaptada para esmagamento, a dentição Radotina é adaptada para corte e Kosoraspis e Tlamaspis são adaptados para vários estilos de segurar e perfurar presas.
Do ponto de vista arquitetônico, a diferença mais marcante foi encontrada entre Radotina, que possui dentes que lembram odontódios ornamentais e estão presos à placa vestibular, e três outros táxons, cada um com mandíbulas córneas separadas e dentes que não se parecem com sua ornamentação córnea.
Se compararmos a dentição de Acanthothoraci eArthrodira , existem diferenças significativas. Assim como tubarões, peixes ósseos e animais terrestres, Acanthothoraci acrescentou novos dentes exclusivamente por dentro: os dentes mais antigos estão localizados na borda da mandíbula.
Os ossos sobre os quais se localizam os dentes também apresentam na superfície externa pequenos elementos dentinários da pele, característicos dos peixes ósseos primitivos, mas não da Arthrodira . Essa característica distintiva é extremamente importante, pois mostra que os ossos da mandíbula de Acanthothoraci estavam localizados bem na borda da boca, enquanto os da mandíbula de Arthrodira eram mais profundos.
Também é surpreendente que um representante de Acanthothoraci , ou seja, Kosoraspis, há uma transição gradual desses elementos de dentina para os dentes verdadeiros adjacentes. Por outro lado , os dentes reais de Radotina são quase idênticos aos elementos da pele da dentina.
Tais descobertas podem indicar que dentes reais foram formados apenas recentemente a partir de elementos de dentina na pele.
Conseqüentemente, os Acanthothoraci , embora sejam um gênero anterior e primitivo de vertebrados mandibulares, são seus dentes que em muitos aspectos se assemelham aos dentes modernos, em contraste com os Arthrodira mais desenvolvidos .
A evolução é um processo muito complicado que dificilmente pode ser chamado de linear ou previsível. O desenvolvimento das mandíbulas e dos dentes é uma clara confirmação disso.
Obrigado pela atenção, fiquem curiosos e tenham um ótimo final de semana galera! :)
Sexta-feira off-top:
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