En todo el mundo de los mamíferos, los dientes tienen todo tipo de formas y tamaños. Su tamaño y forma particulares son el proceso de millones de años de ajuste evolutivo para producir dientes que puedan descomponer eficazmente los alimentos en la dieta de un animal.Como resultado, los mamíferos que están estrechamente relacionados y tienen un menú similar tienden a tener dientes que se ven bastante similares. Sin embargo, una nueva investigación sugiere que estas similitudes pueden ser solo "superficiales".
Los dientes en la parte posterior de la boca, los molares, tienen una serie de protuberancias, crestas y surcos en la superficie de masticación. Este complejo paisaje dental es el producto de la disposición espacial de las cúspides, que son proyecciones de superficie cónicaque trituran la comida antes de tragarla. La cantidad de cúspides que hay, cómo están colocadas y qué tamaño y forma toman juntas determinan la forma o configuración general de nuestro molar.
A lo largo de la evolución de los homínidos humanos modernos y sus ancestros fósiles, los molares han cambiado notablemente en su configuración, con algunos grupos desarrollando cúspides más grandes y otros molares en evolución con una batería de cúspides adicionales más pequeñas.
La cartografía de estos cambios nos ha aportado poderosos conocimientos sobre nuestra comprensión de la historia de la población humana moderna. Incluso nos ha permitido identificar nuevas especies de homínidos fósiles, a veces solo a partir de restos de dientes fragmentarios, y reconstruir qué especie está más estrechamente relacionada con quién. ExactamenteSin embargo, se desconoce cómo algunas poblaciones de humanos modernos, y algunas especies de homínidos fósiles, desarrollaron molares complejos con muchas cúspides de distintos tamaños, mientras que otras desarrollaron configuraciones molares más simplificadas.
En un estudio publicado esta semana en avances científicos , un equipo internacional de investigadores del Instituto de Orígenes Humanos y la Escuela de Evolución Humana y Cambio Social de la Universidad Estatal de Arizona, la Universidad de Nueva York, la Universidad de Kent y el Instituto Max Planck de Antropología Evolutiva encontró que una regla de desarrollo simple y directa:- la "cascada de patrones" - es lo suficientemente poderosa como para explicar la enorme variabilidad en la configuración de la corona molar durante los últimos 15 millones de años de la evolución de los simios y los humanos.
"En lugar de invocar escenarios grandes y complicados para explicar los mayores cambios en la evolución molar durante el curso de los orígenes de los homínidos, encontramos que simples ajustes y alteraciones a esta regla de desarrollo pueden explicar la mayoría de esos cambios", dice Alejandra Ortiz,investigador postdoctoral en el Instituto de Orígenes Humanos de la Universidad Estatal de Arizona y autor principal del estudio.
En la última década, la comprensión de los investigadores sobre el desarrollo de las cúspides molares se ha multiplicado por cien. Ahora saben que la formación de estas cúspides se rige por un proceso molecular que comienza en una etapa embrionaria temprana. Basado en trabajo experimental en ratones, el modelo en cascada de patrones predice que la configuración molar está determinada principalmente por la distribución espacial y temporal de un conjunto de células de señalización.
Los grupos de células de señalización y sus cúspides resultantes que se desarrollan más temprano influyen fuertemente en la expresión de las cúspides que se desarrollan más tarde. Este efecto en cascada puede resultar en favorecer un aumento en el tamaño y número de cúspides adicionales o limitar su desarrollo para producir, menos cúspides. Se desconocía si este tipo de simple fenómeno de trinquete del desarrollo podría explicar la amplia gama de configuraciones molares presentes en los antepasados de simios y humanos.
Utilizando la tecnología de imágenes digitales y micro tomografía computarizada de última generación aplicada a cientos de molares fósiles y recientes, Ortiz y sus colegas crearon mapas virtuales del paisaje dental de los dientes en desarrollo para trazar la ubicación precisa de las células de señalización embrionarias dequé cúspides molares se desarrollan. Para gran sorpresa del equipo de investigación, las predicciones del modelo se mantuvieron, no solo para los humanos modernos, sino para más de 17 especies de simios y homínidos distribuidas a lo largo de millones de años de mayor evolución y diversificación de primates.
"El modelo no solo funciona para explicar las diferencias en el diseño básico de los molares, sino que también es lo suficientemente poderoso como para predecir con precisión el rango de variantes en tamaño, forma y presencia de cúspides adicionales, desde las más sutiles hasta las más extremas, parala mayoría de los simios, homínidos fósiles y humanos modernos ", dice Ortiz.
Estos resultados encajan con un creciente cuerpo de trabajo dentro de la biología del desarrollo evolutivo, en el que las reglas de desarrollo muy simples y directas son responsables de la generación de la gran complejidad de las características dentales que se encuentran dentro de los dientes de los mamíferos.
"El resultado más emocionante fue lo bien que encajan nuestros resultados con una visión emergente de que la evolución de la anatomía compleja procede de pequeños y sutiles ajustes al conjunto de herramientas de desarrollo subyacente en lugar de grandes saltos", dice Gary Schwartz, paleoantropólogo del Instituto de ASUHuman Origins y coautor del estudio.
Este nuevo estudio está en línea con la opinión de que las alteraciones simples y sutiles en las formas en que los genes codifican características complejas pueden resultar en la amplia gama de configuraciones dentales diferentes que vemos en los homínidos y nuestros primos simios. Es parte de un cambioen nuestra comprensión de cómo la selección natural puede generar rápida y fácilmente una nueva anatomía adecuada para una función particular.
"Que toda esta información precisa y detallada esté contenida en lo profundo de los dientes", continuó Schwartz, "incluso los dientes de nuestros parientes fósiles extintos hace mucho tiempo, es simplemente notable".
"Nuestra investigación, que demuestra que una sola regla de desarrollo puede explicar la innumerable variación que observamos entre los mamíferos, también significa que debemos tener cuidado al inferir relaciones de especies extintas basadas en formas compartidas", dijo Shara Bailey, coautora y paleoantropóloga de NewYork University. "Se está volviendo más claro que las similitudes en la forma de los dientes no necesariamente indican una ascendencia compartida reciente", agregó Bailey.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Arizona . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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