Les premières dents étaient des organes sensoriels sur la peau des poissons anciens

Les dents sont bonnes pour mâcher et mordre, mais elles sont également sensibles – et c'est peut-être leur fonction d'origine il y a des centaines de millions d'années

Les dents ont d'abord évolué comme des organes sensoriels, pas pour la mastication, selon une nouvelle analyse des fossiles animaux. Les premières structures en forme de dent semblent avoir été des nodules sensibles sur la peau des premiers poissons qui pourraient détecter les changements dans l'eau environnante.

La découverte soutient une idée de longue date que les dents ont d'abord évolué à l'extérieur de la bouche, explique Yara Haridy à l'Université de Chicago.

Bien qu'il y ait eu des preuves pour étayer cela, il y avait une question évidente. «À quoi bon avoir toutes ces dents à l'extérieur?» dit Haridy. Une possibilité était qu'ils servaient d'armure défensive, mais Haridy pense qu'il y avait plus. «C'est formidable de vous couvrir de choses difficiles, mais que se passe-t-elle si ces choses difficiles pouvaient aussi vous aider à ressentir votre environnement?»

Les dents réelles ne se trouvent que dans les vertébrés en arrière, comme les poissons et les mammifères. Certains invertébrés ont des structures en forme de dent, mais les tissus sous-jacents sont complètement différents. Cela signifie que les dents sont originaires lors de l'évolution des premiers vertébrés: les poissons.

Haridy et son équipe ont réexaminé des fossiles qui ont été prétend être les plus anciens exemples de dents de poisson, en utilisant un synchrotron pour les scanner avec des détails sans précédent.

Ils se sont d'abord concentrés sur les fossiles fragmentaires d'animaux appelés Anatolepisqui datent de la dernière partie de la période Cambrien, qui s'est déroulée de 539 millions à 487 millions d'années, et au début de la période ordovicienne, qui s'est déroulée de 487 millions à 443 millions d'années. Ces animaux avaient un exosquelette dur, parsemé de tubules.

Ceux-ci avaient été interprétés comme étant des tubules de dentine, l'un des tissus durs qui composent les dents. Dans les dents humaines, la dentine est la couche jaune sous l'émail blanc dur et il remplit de nombreuses fonctions, notamment la pression de détection, la température et la douleur.

Cela a conduit à l'idée que les tubules sont des précurseurs aux dents appelées odontodes et que Anatolepis est un premier poisson.

Ce n'est pas ce que Haridy et son équipe ont trouvé. «Nous avons vu que l'anatomie interne (des tubules) ne ressemblait pas du tout à un vertébré», dit-elle. Après avoir examiné les structures d'une gamme d'animaux, ils ont constaté que les tubules étaient les plus similaires aux caractéristiques appelées sensilla trouvées sur les exosquelettes d'arthropodes comme les insectes et les araignées. Ceux-ci ressemblent à des chevilles ou aux petits poils et détectez une gamme de phénomènes. «Cela peut être tout, du goût aux vibrations aux changements dans les courants d'air», explique Haridy.

Cela signifie Anatolepis est un arthropode, pas un poisson, et ses tubules ne sont pas les précurseurs directs des dents.

«La dentine est probablement une nouveauté de vertébrés, mais les capacités sensorielles d'une surface extérieure endurcie étaient présents beaucoup plus tôt dans les invertébrés», explique Gareth Fraser à l'Université de Floride à Gainesville, qui n'était pas impliqué dans l'étude.

Avec Anatolepis Hors de l'image, dit l'équipe, les plus anciennes dents connues sont celles de Eriptychiusqui n'est connu que de la période ordovicienne. Ceux-ci ont une vraie dentine – dans les odontodes sur leur peau.

Haridy dit que les invertébrés comme Anatolepis Et les premiers vertébrés comme Eriptychius a évolué indépendamment les nodules durs et sensoriels sur leur peau. «Ces deux animaux très différents devaient se frayer un chemin à travers la boue des mers anciennes», dit-elle. Conformément à cela, l'équipe a constaté que les Odontodes sur la peau de certains poissons modernes ont encore des nerfs – suggérant une fonction sensorielle.

Une fois que certains poissons sont devenus des prédateurs actifs, ils avaient besoin d'un moyen de conserver leur proie, de sorte que les Odontodes dures se sont dirigés vers la bouche, où ils pouvaient être utilisés pour mordre.

«Sur la base des données disponibles, les structures en forme de dents ont probablement évolué pour la première fois dans la peau des premiers vertébrés, avant l'invasion orale de ces structures qui sont devenues des dents», explique Fraser.