La Composición y Evolución de los Dientes de Tiburón: Un Tesoro de la Naturaleza

Los dientes de tiburón, una maravilla de la naturaleza, han sido objeto de estudio durante siglos. Su composición única y su capacidad de renovación continua los convierten en un tema fascinante para científicos y entusiastas por igual. A lo largo de millones de años, la evolución ha moldeado los dientes de los tiburones hasta convertirlos en una obra de ingeniería biológica, donde cada pieza cumple una función determinada, específicamente diseñada para ello.

Una de las principales peculiaridades de los tiburones es su dentición. Los dientes de los tiburones no están anclados a las mandíbulas (o mejor dicho, a los cartílagos mandibulares), sino que se encuentran frágilmente implantados en una capa de tejido conocida como epitelio basal. Esto les permite reponer los dientes sin descanso durante toda su vida, teniendo siempre sus “herramientas” en perfecto estado de uso.

Composición y Estructura Dental

Los dientes de los tiburones están compuestos fundamentalmente de dentina recubierta de esmalte. Al igual que los dientes humanos, cuentan con un núcleo compuesto por dentina, el segundo tejido más duro del organismo, tanto de estos animales como del nuestro. En algunos casos, se compone de un tejido compacto similar a la dentina humana llamada ortodentina. En otros casos, se trata de un tejido esponjoso, parecido al que se halla en el interior de nuestros huesos.

Estos dientes se generan en la parte interna de la mandíbula y van creciendo por filas, moviéndose hacia delante de forma parecida a la de una escalera mecánica. De esta forma van rompiendo el fino epitelio que los protege y estableciéndose como nueva hilera de dientes completamente funcional.

Mientras que los dientes de tiburón contienen fluorapatita mineral (fosfato de calcio fluorado), los dientes de los seres humanos y otros mamíferos contienen hidroxiapatita, que es un componente inorgánico que también se encuentra en los huesos. La fluorapatita es un mineral muy fuerte que permite concluir que los dientes de tiburón son más resistentes que los humanos, que contienen hidroxiapatita, un mineral más blando.

Según los investigadores, el interior de los dientes de tiburón contiene dentina, al igual que en los humanos, mientras que el esmalte exterior está altamente mineralizado.

Además del esmalte exterior altamente mineralizado, el interior de los dientes de tiburón se determinó que contiene un material blando conocido como "dentina", que contiene más proteínas y es más elástico. Los dientes humanos también tienen dentina.

Las medidas mecánicas y pruebas en micro y nano escalas determinaron que los dientes de tiburón no son más duros que los dientes humanos. "Este hallazgo es sorprendente, ya que la fluorapatita mineral es más dura que el mineral de hidroxiapatita, por lo que si un diente debe consistir en sólo el mineral, un diente de tiburón sería más duro que un diente humano", dijo Epple.

La naturaleza, por lo tanto, tiene formas de eludir este problema con los dientes, construidos a partir de pequeños cristales que se organizan en una "arquitectura" especial para que sean mecánicamente más fuertes. La pequeña cantidad de proteína en los dientes, también está presente en otras estructuras duras como huesos y conchas, y hace que estas cosas sean más elásticas.

Comparando los dientes de megalodón y de su pariente cercano Otodus chubutensis con los de otras especies extintas y actuales de tiburones, los investigadores determinaron que estos gigantes marinos sí ocupaban la cúspide de la cadena trófica, pero con una cierta flexibilidad ecológica.

El análisis permitió reconstruir un modelo de la red trófica marina en aquella región: en la base se encontraban peces como los sargos, que consumían moluscos y crustáceos; les seguían tiburones pequeños como los carcharinos y cetáceos primitivos; más arriba, tiburones medianos como los toro; y en la cima, grandes especies de tiburón como Araloselachus cuspidatus y los del género Otodus.

Los autores de esta investigación analizaron las proporciones de isótopos estables de zinc en dientes de tiburón modernos y fósiles de todo el mundo, incluidos dientes de megalodón y grandes tiburones blancos modernos y fósiles.

Renovación Continua de la Dentadura

Así, estos animales presentan una sustitución continuada de su dentición durante toda su vida. Los tiburones pueden presentar entre 5-15 filas de dientes aunque sólo entre 1 y 3 filas de dientes son funcionales, dependiendo de las especies. El resto que se pueden ver se encuentran en proceso de eliminación (las más anteriores) o de formación (las más posteriores).

A diferencia de la dentadura humana, la de los escualos no tiene los dientes fijados a las encías. Los tiburones tienen varias filas de dientes unidas a las mandíbulas por un tejido conectivo, aunque normalmente solo utilizan las dos primeras: las demás están plegadas hacia atrás, formando una suerte de reserva de dientes dispuestos para ocupar las primeras posiciones.

Como consecuencia de ello, los dientes perdidos pueden sustituirse en poco más de 24 horas.

Se calcula que el tiburón galano (Negaprion brevirostris) es capaz de perder más de 30.000 dientes a lo largo de su vida.

Diversidad Morfológica y Adaptación Alimentaria

Evolutivamente, los tiburones y las rayas han desarrollado una gran diversidad morfológica en las formas de sus dientes. Tanto es así, que nos sirven como herramienta identificativa de las diferentes especies. Esto podría deberse a una estrategia adaptativa en la que la diferencia de presas (y la consiguiente adaptación de los dientes) habría permitido a los tiburones aprovechar una amplia variedad de nichos alimentarios, minimizando la competitividad entre especies similares.

A lo largo de la evolución, este hecho ha proporcionado, como decíamos, una grandísima variedad de denticiones adaptadas a los diferentes hábitos alimentarios de cada especie. Haciendo una clasificación generalista en grandes grupos, podemos encontrar:

• Dientes vestigiales y diminutos de forma cónica: Son dientes no funcionales en proceso de desaparición en aquellas especies que se alimentan de plancton como el tiburón ballena (Rhincodon typus) o el tiburón peregrino (Cetorhinus maximus).
• Dientes romos en formación de mosaico: Utilizados para aplastar y triturar conchas o caparazones de invertebrados como moluscos o crustáceos. Los presentan algunas especies de rayas y tiburones, como por ejemplo las musolas (Mustelus spp).
• Dientes con muchas cúspides puntiagudas pequeñas: Para desgarrar y trocear al mismo tiempo, como el olayo (Galeus melastomus) o las pintarrojas (Scyliorhinus canicula).
• Dientes puntiagudos, largos, lisos y estrechos con forma de gancho: Para sujetar presas grandes y poder tragarlas progresivamente. Una vez sujeta, la presa no tiene escapatoria ya que la forma de gancho impide que pueda escaparse. Un claro ejemplo sería el marrajo (Isurus oxyrinchus) o el solrayo (Odontaspis ferox).
• Dientes planos, triangulares y aserrados: Para cortar grandes presas o arrancar grandes trozos de carne de un bocado moviendo lateralmente la cabeza. Por ejemplo el tiburón blanco (Carcharodon carcharias).
• Dientes muy diferentes (dimorfismo) entre las dos mandíbulas: Normalmente, los dientes inferiores planos y con muchas cúspides en forma de hoja de sierra y los de arriba finos y puntiagudos (a veces también con varias cúspides). Los de arriba sujetan y los de abajo cortan. Por ejemplo la cañabota (Hexanchus griseus).

Un último detalle curioso es que algunos de los dientes que se pierden caen, pero otros son reabsorbidos y en algunas especies incluso tragados para reaprovechar las sustancias minerales que les permiten crear dientes nuevos.

Amenazas: Acidificación de los Océanos

Según un estudio reciente, existe un enemigo invisible que podría diezmar el arma más preciada de los escualos: la acidificación de los océanos. Los científicos llegaron a esta conclusión después de llevar a cabo un experimento con tiburones de arrecife de puntas negras (Carcharhinus melanopterus), en cautividad que habían perdido alguna pieza dental de forma natural.

El cambio en los niveles de PH provocó variaciones significativas en la estructura interna de las piezas dentales de los escualos. Por ejemplo, comprobaron que aumentaba la corrosión en las raíces, que aparecieron fisuras en los dientes y se debilitaron las coronas.

La razón de esta fragilidad se encuentra en la propia naturaleza de los dientes de los escualos. Y es que, a diferencia de los mamíferos, sus raíces no están protegidas, lo que las deja expuestas directamente al agua. Una exposición que los hace especialmente susceptibles, especialmente en aquellas regiones con mayores índices de acidificación.

“Nuestros hallazgos representan los efectos puramente químicos de la acidificación oceánica sobre el tejido mineralizado no vivo, excluyendo procesos fisiológicos como la remineralización o la amortiguación interna”, reza el estudio, en el que también se afirma que, aunque la investigación se ha llevado a cabo en animales en su entorno no natural, apunta una tendencia que puede extrapolar los cambios significativos que pueden acarrear los peores escenarios posibles.

“Incluso los componentes típicamente más cristalinos de los dientes de los tiburones no son inmunes a la acidificación”, apunta el estudio. Por ejemplo, la acidificación de la corona corrobora que podría comprometer las propiedades mecánicas de los dientes, mientras que el aumento de la superficie aserrada, aunque pueda ser beneficioso para la eficiencia del corte, también podría conducir a la debilidad estructural y a una mayor posibilidad de rotura.

"Descubrimos que estos dientes no eran un signo de mejora, sino que eran el resultado de la degradación de la superficie de la pieza", afirma el investigador.

En otras palabras, los cambios tanto en la morfología como en la estructura interna de los dientes de los escualos pueden parecer a simple vista algo menor, pero en realidad esconden un perjuicio que podría manifestarse a largo plazo, y para el que ya no hay vuelta atrás.

"Aunque hemos probado un escenario extremo (pH 7,3 previstos para 2300), el proceso de acidificación oceánica ya está en marcha. Incluso las disminuciones moderadas del pH previstas para este siglo podrían provocar daños dentales cuantificables, especialmente en especies constantemente expuestas, como aquellas que tienen unas tasas de sustitución dental lentas. Esto significa que los impactos ecológicos podrían comenzar mucho antes de 2300, especialmente si los tiburones se enfrentan a factores de estrés adicionales como la contaminación, la sobrepesca o la reducción de la disponibilidad de alimentos".

Aplicaciones Biomédicas de los Dientes de Tiburón

Los colmillos de tiburón no solo sirven para matar, también curan. Un grupo de investigadores de la Universidad de Vigo se encuentran en la recta final de su proyecto, que busca la regeneración de huesos a partir de los dientes de los escualos. «Sabíamos que el hueso humano tiene fósforo y calcio.

La técnica ya se emplea con éxito en clínicas veterinarias. Ahora apuran los trámites para obtener los permisos y aplicarla en pacientes humanos. Cinco años después de iniciar la investigación, la parte puramente científica del proyecto está concluida y con resultados más que satisfactorios.

«Del diente obtuvimos el biomaterial que sirve para relleno óseo, lo analizamos, hicimos cultivos celulares en el laboratorio para ver que iba bien en el cuerpo humano e hicimos también pruebas preliminares en ratas. Por ello se lanzaron a comercializar su producto.

«Ahora estamos en lo que se conoce como el valle de la muerte», afirma Pío González para referirse a la difícil etapa de constitución de una empresa biomédica.

Bajo el paraguas del programa Ignicia, los investigadores reciben ayuda autonómica para «encontrar financiación, fabricar los productos acorde a una normativa estricta, solicitar licencias de comercialización, autorización para ensayos en humanos... Todo eso es muy costoso en dinero y tiempo».

El modo de aplicación de este producto es tan sencillo como eficaz y tiene un filón en la odontología. «A la gente que pierde piezas dentales le queda una cavidad en el hueso de la mandíbula y no se puede poner un implante.

Los traumatólogos veterinarios ya están empleando la técnica para recuperar huesos de perros atropellados o en casos de cáncer óseo en los canes.

Actualmente, el proceso de elaboración del material está optimizado para su sencilla industrialización.

González aclara que el producto final no es un implante en sí, sino un granulado que prepara el terreno para el mismo. El siguiente paso es la firma de un contrato para conseguir, finalmente, el objetivo del proyecto: la transmisión de los resultados de la investigación al mercado.

Esto ayuda a explicar por qué los tiburones son tan eficaces, ya sea en arrancar o cortar la presa. Sus dientes están perfectamente diseñados para estas tareas, no sufren de caries, de acuerdo con el estudio, publicado recientemente en la Revista Structural Biology.

Tabla Resumen de las Características de los Dientes de Tiburón

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