Velha teoria sobre como piranhas mantêm seus dentes afiados finalmente comprovadas com nova tecnologia
Esta é uma imagem computadorizada da piranha Serrasalmus medinai. Note as barbatanas de peixe ingeridas em seu estômago. Crédito: Universidade de Washington
Os peixes piranha trocam dentes velhos por novos simultaneamente.
Os peixes piranha têm uma mordida poderosa. Seus dentes os ajudam a rasgar a carne de suas presas ou até mesmo raspar plantas de rochas para complementar sua dieta.
Anos atrás, os cientistas descobriram que as piranhas perdem todos os dentes de um lado da boca ao mesmo tempo e os reescoram, presumivelmente para substituir dentes enfadonhos por novas lanças afiadas para roer presas. Mas nenhum espécime de museu mostrou que essa teoria é verdadeira, e não há documentação de piranhas faltando um bloco inteiro de dentes.
Com a ajuda de novas tecnologias, uma equipe liderada pela Universidade de Washington confirmou que as piranhas — e seus primos comedores de plantas, pacus — de fato perdem e recrescem todos os dentes de um lado do rosto várias vezes ao longo de suas vidas. Como eles fazem isso pode ajudar a explicar por que os peixes vão a tais esforços para substituir seus dentes.
Os achados foram publicados em 26 de agosto de 2019, na revista Evolution & Development.
"Acho que, de certa forma, encontramos uma solução para um problema que é óbvio, mas ninguém havia articulado antes", disse o autor sênior Adam Summers, professor de biologia e ciências aquáticas e pesqueiras nos Laboratórios UW Friday Harbor, na ilha de San Juan.
"Os dentes formam uma bateria sólida que está presa juntas, e todas elas estão perdidas de uma vez em um lado do rosto. Os novos dentes usam os antigos como "chapéus" até que estejam prontos para entrar em erupção. Então, as piranhas nunca são desdentados, mesmo que estejam constantemente substituindo dentes maçante por novos afiados."
Esta é uma imagem escaneada por TC, à esquerda, da piranha de barriga vermelha (Pygocentrus nattereri) mostra um conjunto de dentes inferiores crescendo abaixo dos dentes existentes. Uma técnica avançada de imagem, à direita, do mesmo peixe ilumina os dentes de substituição tanto na parte inferior quanto na parte superior da mandíbula. Crédito: Universidade de Washington/Universidade George Washington
A equipe de pesquisadores juntou-se à sua expertise em história evolutiva, propriedades biomecânicas de peixes e poderosas tecnologias de imagem para juntar a improvável história de como piranhas e pacus perdem e substituem seus dentes. Com novos dentes esperando nas asas, os peixes nunca faltam um conjunto completo de brancos perolados.
Uma vez que os pesquisadores descobriram como os dentes estavam sendo substituídos, eles começaram a entender por que os peixes provavelmente empregam essa tática. Usando uma técnica avançada de imagem, eles foram capazes de ver claramente os contornos e topografia dos dentes dentro de vários espécimes de peixes. Eles descobriram que os dentes de cada lado estavam entrelaçados, formando dois blocos fortes dentro de cada boca.
Esta é uma imagem de microscopia eletrônica de varredura mostra como os dentes de piranha se entrelaçam. Crédito: Frances Irish/Moravian College
"Quando um dente se desgasta, torna-se difícil substituir apenas um", o autor principal Matthew Kolmann, pesquisador de pós-doutorado na Universidade George Washington, que começou este trabalho com Summers como pesquisador no Friday Harbor Labs. "Uma vez que você liga os dentes juntos, se alguém usa muito, torna-se como um elo perdido em uma linha de montagem. Todos eles têm que trabalhar juntos de forma coordenada."
Os dentes entrelaçados provavelmente beneficiam os peixes, permitindo que eles distribuam estresse sobre todos os dentes ao mastigar. A troca de ter que perder um conjunto inteiro de dentes de uma só vez talvez valha a pena ao longo de suas vidas, explicaram os pesquisadores.
"Com dentes entrelaçados, os peixes passam de ter um dente afiado que pode quebrar uma porca ou cortar a carne para uma bateria inteira de dentes", disse a coautora Karly Cohen, estudante de doutorado em biologia da UW. "Entre piranhas e pacus há muita diversidade na forma como os dentes se trancam juntos, e parece se relacionar com a forma como os dentes estão sendo usados."
A varredura da microscopia eletrônica mostra um close-up do mecanismo de "fecho" entrelaçado dos dentes inferiores da mandíbula de um pacu de disco (Myloplus schomburgkii). Crédito: Universidade George Washington
Os pesquisadores aproveitaram técnicas de análise de última geração para examinar detalhadamente os espécimes de dezenas de piranhas e pacus. Eles escanearam 93 amostras de 40 espécies diferentes, digitalizando os ossos e tecidos conjuntivos para exame 3D de alta resolução. Eles também mancharam os tecidos dos peixes para ver como os dentes se desenvolvem e incorporaram informações hereditárias sobre cada espécie para entender suas relações evolutivas entre si.
"Ao combinar todas essas coisas, temos uma ideia mais holística do que está acontecendo", disse Cohen.
Essas técnicas mostraram um padrão claro de reposição dentária em quase todos os peixes piranha e pacu examinados. As ferramentas de imagem permitiram que eles vissem o que não era visível antes a olho nu nos espécimes - fileiras de dentes cutucando a superfície sob os dentes existentes dos peixes.
Além disso, o projeto provocou novas informações de dezenas de espécimes de peixes que ficavam nas prateleiras dos museus de história natural em todo o país.
"A motivação para este trabalho surgiu de um esforço para pegar essas coleções e encontrar novas formas de aprender sobre a biologia dos peixes", disse Kolmann.
As outras coautoras são Katherine Bemis, do Instituto de Ciências Marinhas da Virgínia; Frances Irish do Faculdade Moraviana; e L. Patricia Hernandez da Universidade George Washington.
Esta pesquisa foi financiada pela National Science Foundation, os National Institutes of Health, o Clyde D. & Lois W. Marlatt, Jr. Fellowship e friday harbor laboratories.
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