Quando se trata de dentes, a maioria dos vertebrados compartilha o mesmo plano básico. Independentemente do seu tamanho, forma ou afiação, os dentes normalmente têm as mesmas raízes genéticas, uma composição física semelhante e, quase sempre, um lugar na mandíbula.
Essa suposição, no entanto, pode não ser mais verdadeira. Cientistas que estudam o rato-peixe manchado, uma espécie semelhante a um tubarão encontrada no noroeste do Oceano Pacífico, descobriram que ele possui fileiras de dentes crescendo no topo da cabeça. Esses dentes alinham uma estrutura baseada em cartilagem conhecida como tenáculo, um apêndice na testa que lembra vagamente o nariz do Squidward.
Durante anos, os biólogos debateram de onde os dentes realmente vieram — uma questão importante, dado o quão vitais eles são para a alimentação e sobrevivência. A maioria das discussões se concentrou exclusivamente nos dentes orais, sem explorar se os dentes poderiam ter evoluído em outras partes do corpo. A descoberta de dentes no tenáculo reabriu esse debate, levando os pesquisadores a questionar quão difundidas essas características poderiam ser e o que elas revelam sobre a história da dentição vertebrada.
“Esse recurso insano e absolutamente espetacular inverte a suposição de longa data na biologia evolutiva de que os dentes são estruturas estritamente orais”, disse Karly Cohen, uma pesquisadora pós-doutoral da Universidade de Washington nos Laboratórios de Friday Harbor. “O tenáculo é um relicário do desenvolvimento, não uma peculiaridade isolada, e o primeiro exemplo claro de uma estrutura dentada fora da mandíbula.”
A pesquisa foi publicada na Proceedings of the National Academy of Sciences.
Os ratos-peixes manchados estão entre os peixes mais comuns na Puget Sound. Eles pertencem a um grupo de peixes cartilaginosos conhecidos como quimera, que divergiram dos tubarões milhões de anos atrás. Crescendo até cerca de 60 centímetros de comprimento, esses peixes são nomeados por suas longas e finas caudas que representam cerca da metade do tamanho de seu corpo. Apenas os machos adultos desenvolvem um tenáculo na testa. Quando estão em repouso, ele aparece como um pequeno protuberância branca entre os olhos, mas quando erguido, torna-se um órgão em forma de gancho, coberto de dentes.
Os machos usam o tenáculo tanto para exibição quanto para função. Eles o erguem para afastar rivais e, durante a cópula, utilizam-no para segurar as fêmeas pela nadadeira peitoral, mantendo o par unido na água.
“Tubarões não têm braços, mas precisam acasalar debaixo d’água”, disse Cohen. “Portanto, muitos deles desenvolveram estruturas de agarrar para se conectar a um par durante a reprodução.”
Os ratos-peixes manchados também usam claspers pélvicos para acasalar, similar a muitos outros peixes cartilaginosos.
Na maioria dos tubarões, raias e arraias, o corpo é coberto por pequenas escamas semelhantes a dentes chamadas dentículos. Mas, além dos dentículos em seus claspers pélvicos, os ratos-peixes manchados têm a pele em grande parte lisa. Essa falta incomum de dentículos levou os cientistas a questionar o que aconteceu com eles — e se os dentes no tenáculo poderiam representar seus remanescentes evolutivos.
Antes de realizar o estudo, os pesquisadores tinham duas possibilidades em mente. A primeira era que os “dentes” eram simplesmente dentículos modificados, uma característica remanescente de ancestrais antigos. A outra sugeria que eram dentes genuínos, semelhantes aos encontrados dentro da boca.
“Os ratos-peixes têm rostos realmente estranhos”, disse Cohen. “Quando são pequenos, parecem meio que um elefante espremido em um pequeno saco de gema.”
As células que formam a região oral estão espalhadas por toda parte, tornando plausível que, em algum momento, um aglomerado de células formadoras de dentes possa ter migrado para a cabeça e se fixado.
Para testar essas teorias, os pesquisadores capturaram e analisaram centenas de peixes, utilizando micro-CT e amostras de tecido para documentar o desenvolvimento do tenáculo. Enquanto tubarões podem ser bastante difíceis de estudar, os ratos-peixes manchados são abundantes na Puget Sound. Eles frequentam as águas rasas ao redor dos Laboratórios de Friday Harbor, a instalação de pesquisa da UW localizada na Ilha San Juan. Eles também compararam o rato-peixe moderno com fósseis ancestrais.
Os scans mostraram que tanto machos quanto fêmeas de ratos-peixes começam a desenvolver um tenáculo desde cedo. Nos machos, ele cresce a partir de um pequeno agrupamento de células até se tornar uma pequena espinha branca que se alonga entre os olhos. Ele se conecta aos músculos que controlam a mandíbula e, finalmente, emerge através da superfície da pele e brota dentes. Nas fêmeas, ele nunca se materializa — ou mineraliza — mas evidências de uma estrutura inicial permanecem.
Os novos dentes estão enraizados em uma banda de tecido chamada lamina dental, que está presente na mandíbula, mas nunca foi documentada em outro lugar. “Quando vimos a lamina dental pela primeira vez, nossos olhos brilharam”, disse Cohen. “Foi muito empolgante ver essa estrutura crucial fora da mandíbula.”
Nos humanos, a lamina dental se desintegra após crescermos nossos dentes permanentes, mas muitos vertebrados retêm a capacidade de substituir seus dentes. Tubarões, por exemplo, têm “uma esteira de transporte constante” de novos dentes, disse Cohen. Os dentículos dérmicos, incluindo os da claspers pélvicos do rato-peixe manchado, não possuem lamina dental. Identificar essa estrutura foi uma evidência convincente de que os dentes do tenáculo realmente são dentes e não dentículos remanescentes. A evidência genética também apoiou essa conclusão.
“Os dentes vertebrados estão extremamente bem unidos por uma caixa de ferramentas genética”, disse Cohen.
As amostras de tecido revelaram que os genes associados aos dentes entre os vertebrados eram expressos no tenáculo, mas não nos dentículos. No registro fóssil, eles também observaram evidências de dentes no tenáculo de espécies relacionadas.
“Temos uma combinação de dados experimentais com evidências paleontológicas para mostrar como esses peixes cooptaram um programa preexistente para fabricar dentes para criar um novo dispositivo que é essencial para a reprodução”, disse Michael Coates, professor e presidente da biologia e anatomia organismal na Universidade de Chicago e coautor do artigo.
O rato-peixe manchado adulto moderno pode crescer de sete a oito fileiras de dentes em gancho em seu tenáculo. Esses dentes se retraem e flexionam mais do que o canino médio, permitindo que o peixe se prenda a um parceiro enquanto nada. O tamanho do tenáculo também parece estar relacionado ao comprimento do peixe. Seu desenvolvimento alinha-se, em vez disso, aos claspers pélvicos, sugerindo que o tecido migrante agora é regulado por outras redes.
“Se essas estranhas quimeras estão colocando dentes na frente da cabeça, faz você pensar sobre o dinamismo do desenvolvimento dentário de maneira mais geral”, disse Gareth Fraser, professor de biologia na Universidade da Flórida e autor sênior do estudo.
Os tubarões costumam servir como modelo para estudar dentes e desenvolvimento porque têm muitos dentes orais e são cobertos de dentículos. Mas, acrescentou Cohen, os tubarões possuem apenas uma fração da diversidade dental capturada pela história. “As quimeras oferecem um vislumbre raro do passado”, disse ela. “Acho que quanto mais olharmos para estruturas espinhosas em vertebrados, mais dentes vamos encontrar fora da mandíbula.”
Esta pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, pela Save Our Seas Foundation e por endowments internos dos Laboratórios de Friday Harbor que apoiam pesquisas inovadoras de carreira inicial.
