Mandibula de los vertebrados con dientes

qué es la mandíbula

Los dientes están presentes en la mayoría de los clados de vertebrados, pero se han perdido completamente en varias ocasiones en los peces actinopterigios y en los amniotas. Utilizando datos fenotípicos recogidos de más de 500 géneros mediante tomografía microcomputada, proporcionamos la primera evaluación rigurosa de la historia evolutiva de la dentición en los principales linajes de anfibios. Demostramos que la dentición está invariablemente presente en las cecilias y las salamandras, pero los dientes se han perdido por completo más de 20 veces en las ranas, una ocurrencia mucho mayor de edentulismo que en cualquier otro grupo de vertebrados. La pérdida repetida de dientes en los anuros está asociada a una dieta especializada de presas invertebradas pequeñas, así como al acortamiento de la mandíbula inferior, pero no está correlacionada con una reducción del tamaño corporal. Las ranas proporcionan una oportunidad sin precedentes para investigar los mecanismos moleculares y de desarrollo de la pérdida convergente de dientes a gran escala filogenética.

Utilizando la filogenia rica en especies más reciente de las especies de anfibios existentes (Jetz y Pyron, 2018) y nuestro amplio muestreo taxonómico a través de la tomografía microcomputada de rayos X de alta resolución (microCT) de más de 500 de los 562 géneros de anfibios actualmente reconocidos (AmphibiaWeb, 2021), (1) evaluamos la distribución filogenética de los dientes y reconstruimos la historia evolutiva de la dentición en todos los principales linajes de anfibios y (2) probamos si la especialización dietética, la longitud relativa de la mandíbula y el tamaño del cuerpo están correlacionados con la pérdida de dientes en las ranas. Nuestros resultados demuestran que la presencia y la ubicación de los dientes están muy conservadas en las salamandras y las cecilias, pero son lábiles en las ranas. Encontramos que los dientes se han perdido repetidamente en las ranas y con una frecuencia mucho mayor que en cualquier otro grupo de vertebrados. La evolución del edentulismo en los anuros está correlacionada con una dieta microfágica y el acortamiento de la mandíbula inferior, pero no con una reducción del tamaño corporal a lo largo del tiempo evolutivo. En las ranas se dedujeron seis inversiones, de mandíbulas edéntulas a dentadas.

anguila con un segundo juego de mandíbulas en la garganta

La evolución de nuestros dientes comenzó entre los antiguos peces acorazados hace más de 400 millones de años. En la revista científica Science, un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Uppsala presenta hallazgos pioneros sobre estos primeros vertebrados con mandíbula. Utilizando potentes imágenes de rayos X, muestran que unos fósiles únicos encontrados cerca de Praga contienen dientes de aspecto sorprendentemente moderno.

Los dientes están hechos de dentina, un tejido que en los humanos sólo se encuentra en los dientes. Sin embargo, en los tiburones toda la superficie del cuerpo está cubierta de escamas de dentina similares a los dientes. Los fósiles demuestran que ya existían estructuras de dentina similares en la superficie del cuerpo antes de que evolucionaran las mandíbulas.

Los dientes de todos los vertebrados con mandíbulas vivas muestran algunos patrones consistentes: por ejemplo, los dientes nuevos suelen desarrollarse en la cara interna de los viejos y luego se desplazan hacia fuera para sustituirlos. (En los seres humanos este patrón se ha modificado de modo que los nuevos dientes se desarrollan por debajo de los viejos, en el interior de la mandíbula). Sin embargo, los peces óseos y los animales terrestres difieren de los tiburones en otros aspectos. Los tiburones no tienen huesos, sólo cartílagos, y tanto las escamas de dentina como los verdaderos dientes de la boca están adheridos a la piel. En los peces óseos y los animales terrestres, los dientes siempre están unidos a los huesos de la mandíbula, y si hay estructuras de dentina en la superficie exterior del cuerpo, están unidas a los huesos del cráneo y a las escamas. Además, mientras que los dientes de los tiburones se desprenden de la piel, los peces óseos y los animales terrestres se desprenden disolviendo las bases de los dientes. Esta diversidad plantea muchos interrogantes. ¿Están relacionadas las estructuras dentarias de la piel y los verdaderos dientes de la boca? ¿Qué aspecto tenían los primeros dientes? ¿Estaban unidos a los huesos de la mandíbula? ¿Se desprendían, y si es así, cómo? ¿Y dónde se añadieron nuevos dientes?

origen de las mandíbulas

ResumenEl complejo mandibular de los amniotas es una notable amalgama de derivados de distintos linajes celulares embrionarios. Durante el desarrollo, las células de estos linajes experimentan movimientos concertados, migraciones e interacciones de señalización que las llevan desde sus orígenes hasta sus destinos finales e imprimen a sus derivados aspectos de la forma, incluyendo su orientación axial, identidad anatómica, tamaño y forma. Las perturbaciones en el camino pueden producir defectos y enfermedades, pero también generan la variación necesaria para la evolución y la adaptación de las mandíbulas. Nos centramos en los mecanismos moleculares y celulares que regulan la forma en el complejo mandibular de los amniotas y que permiten la integración estructural y funcional. Se hace especial hincapié en el papel del mesénquima de la cresta neural craneal (NCM) durante el modelado específico de la especie de hueso, cartílago, tendón, músculo y otros tejidos de la mandíbula. También abordamos los efectos de las fuerzas biomecánicas durante el desarrollo de la mandíbula y discutimos las formas en que ciertas respuestas moleculares y celulares añaden plasticidad adaptativa y evolutiva a la morfología de la mandíbula. En general, destacamos cómo la variación en los programas moleculares y celulares puede promover la fenomenal diversidad y morfología funcional lograda durante la evolución de la mandíbula de los amniotas o conducir a la gama de defectos y enfermedades de la mandíbula que afectan a la condición humana.

mandíbula faríngea humana

Cráneo de un cíclido generalizado, mostrando una vista lateral de las mandíbulas orales (púrpura) y las mandíbulas faríngeas (azul)[1]Vista dorsal de las mandíbulas faríngeas y orales inferiores de un cíclido juvenil de Malawi mostrando los arcos branquiales (faríngeos) y los elementos ceratobraquiales (huesos del arco). El asterisco blanco indica la mandíbula faríngea dentada. La barra de escala representa 500 μm.[1]

La mayoría de los peces óseos tienen dos conjuntos de mandíbulas hechas principalmente de hueso. Las mandíbulas orales primarias abren y cierran la boca, y un segundo juego de mandíbulas faríngeas se sitúa en la parte posterior de la garganta. Las mandíbulas orales se utilizan para capturar y manipular a las presas mordiéndolas y aplastándolas. Las mandíbulas faríngeas, llamadas así por estar situadas dentro de la faringe, se utilizan para procesar el alimento y trasladarlo desde la boca hasta el estómago[2][3].

Los peces cartilaginosos, como los tiburones y las rayas, tienen un conjunto de mandíbulas orales hechas principalmente de cartílago. No tienen mandíbulas faríngeas. Generalmente las mandíbulas son articuladas y se oponen verticalmente, comprendiendo una mandíbula superior y otra inferior y pueden llevar numerosos dientes ordenados. Los peces cartilaginosos desarrollan múltiples conjuntos (polifiodonte) y reemplazan los dientes a medida que se desgastan, desplazando los nuevos dientes lateralmente desde la superficie medial de la mandíbula en forma de cinta transportadora. Los dientes también se sustituyen varias veces en la mayoría de los peces óseos, pero a diferencia de los peces cartilaginosos, el nuevo diente sólo sale después de que el anterior se haya caído.