Les fossiles de poisson-scie suggèrent que les dents ont probablement évolué à partir des écailles corporelles de poissons anciens

Selon le paléontologue des vertébrés Todd Cook, professeur agrégé de biologie à Penn State Behrend, l’équipe n’a pas cherché à contribuer au débat sur l’origine des dents. Au lieu de cela, lui et ses collègues étudiaient la structure tissulaire des denticules rostrales, qui sont les pointes dentelées qui courent le long des museaux allongés des requins-scies et des poissons-scies et sont utilisées pour la recherche de nourriture et l’autodéfense. Cook, qui est l’auteur principal de l’étude, qui paraît dans le numéro de septembre de Journal d’anatomieont noté que les poissons-scies appartiennent au même groupe que les raies et les raies et sont étroitement apparentés aux requins.

L’équipe a examiné les denticules rostrales fossilisés d’Ischyrhiza mira, une espèce appartenant à un groupe éteint de poissons-scie qui vivait dans les eaux nord-américaines à la fin du Crétacé, il y a environ 100 à 65 millions d’années. Les échantillons avaient déjà été récupérés dans une formation rocheuse du New Jersey.

“On pense que les denticules rostrales sont des écailles modifiées en raison de leur emplacement sur le museau allongé et qu’ils ont une morphologie externe et un schéma de développement similaires aux écailles”, a déclaré Cook, expliquant que, tout comme les écailles trouvées ailleurs sur le corps, pour un nouveau denticule rostral pour se former, un ancien doit d’abord tomber et libérer de l’espace. “Pourtant, on savait très peu de choses sur l’organisation des tissus qui composent les denticules rostrales, en particulier la couche externe dure connue sous le nom d’émailoïde. Étant donné que les denticules rostrales sont probablement des écailles corporelles spécialisées, nous avons émis l’hypothèse que l’émailoïde des denticules rostrales présenterait un similaire structure à l’émailoïde des écailles corporelles, qui ont une organisation microcristalline simple.”

Pour examiner la microstructure interne des denticules rostrales fossiles, les chercheurs ont sectionné les échantillons à la main, à la fois transversalement – sur la largeur – et longitudinalement – sur la longueur. Ensuite, ils ont utilisé un microscope électronique à balayage pour étudier l’histologie – ou l’anatomie microscopique – des denticules rostrales.

“Étonnamment, l’émailoïde du denticule rostral d’Ischyrhiza mira était tout sauf simple ; il était considérablement plus complexe que l’émailoïde des écailles corporelles”, a déclaré Cook. “En fait, l’organisation générale de l’émailoïde de cet ancien poisson-scie ressemblait à celle de l’émailoïde à dents de requin moderne, qui a été bien caractérisée.”

Plus précisément, il a noté que les denticules rostrales d’ Ischyrhiza mira et les dents de requin modernes ont un revêtement émailoïde qui se compose en grande partie de microcristaux de fluorapatite emballés ensemble en faisceaux distincts. Vers la région externe de l’émailoïde, ces faisceaux sont parallèles à la surface de la dent et sont appelés “émailoïdes à faisceaux parallèles”. Plus profondément, les faisceaux deviennent disposés de manière aléatoire, une région connue sous le nom d ‘«émailoïde enchevêtré». Enfin, traversant ces couches se trouve “l’émailoïde groupé radial”, qui est composé de microcristaux entassés orientés perpendiculairement à la surface de la dent.

En termes de fonction, Cook a expliqué que le fait d’avoir des faisceaux de microcristaux disposés dans diverses orientations permet aux dents de requin de résister aux contraintes mécaniques associées à l’alimentation. De même, il a noté: “Il est probable que l’arrangement microcristallin groupé de l’émailoïde des denticules rostrales d’Ischyrhiza mira ait également servi de moyen de résister aux forces mécaniques.”

Cependant, le résultat le plus surprenant et le plus conséquent de cette étude est qu’elle apporte une contribution importante au débat de longue date concernant l’origine des dents, a déclaré Cook. Plus précisément, a-t-il expliqué, “Cette découverte fournit une preuve directe à l’appui de l’hypothèse” de l’extérieur vers l’intérieur “, car elle montre que les écailles ont la capacité de développer un émailoïde complexe semblable à une dent à l’extérieur de la bouche. Il est plus parcimonieux de suggérer que les écailles produites une microstructure groupée similaire dans les dents et les denticules rostrales que de conclure que ces deux structures ont développé indépendamment un émailoïde similaire.”

Les autres auteurs de Penn State Behrend sur l’article incluent Jack Prothero, étudiant de premier cycle; Michael Brudy, étudiant de premier cycle; et Jérôme Magraw, technicien supérieur.

Une bourse de recherche de premier cycle Penn State Behrend a soutenu cette recherche.

Source de l’histoire :

Matériaux fourni par État de Penn. Original écrit par Sara LaJeunesse. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.