Американские ученые выяснили, что дентин — твердая зубная ткань, передающая сенсорную информацию нервам внутри пульпы, — появился в результате эволюции твердых покровов древних рыб. Таким образом, зубы изначально развивались как чувствительная структура, которая помогала ранним позвоночным рыбам отслеживать изменения параметров воды. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Чувствительность зубов помогает оценивать температуру и текстуру пищи, чтобы избегать повреждений от слишком горячей или холодной еды, и даже контролировать силу сжатия челюстей. Среди специалистов долгое время не утихают споры о происхождении этого свойства — является ли оно эволюционном новшеством, появившимся после оформления соответствующих структур, или же представляет собой причину образования примитивных форм зубов. Авторы нового исследования изначально не намеревались разрешить эти споры, вместо этого поставив перед собой цель найти в окаменелостях следы существования самых ранних позвоночных животных. Однако в ходе работы ученые пришли к неожиданным выводам.
В поисках характерных признаков древних позвоночных животных исследователи сканировали образцы окаменелостей кембрийского периода (485–540 миллионов лет назад) с помощью метода компьютерной томографии. Одним из таких признаков, характерным для поздних рыб, можно считать наличие дентина внутри бугорчатых выростов покровов (одонтодов) — предполагаемых предшественников зубов современных позвоночных. Исследователи сравнивали полученные снимки фрагментов окаменелостей с тканями современных животных, включая ракобразных и рыб. Особое внимание специалисты уделили двум ископаемым: ранее ошибочно считавшимся рыбой Anatolepis и древней бесчелюстной рыбе Eriptychius.
Оказалось, что «зубоподобные» структуры Anatolepis представляют собой сенсиллы — чувствительные выросты покровов членистоногих, аналогичные имеющимся у современных ракообразных, и не содержат дентин, как изначально казалось исследователям. У Eriptychius, напротив, ученые обнаружили настоящие одонтоды с крупными канальцами, по строению схожими с сенсиллами, но содержащими дентин. У современных акул, скатов и сомов есть похожие на зубы структуры, называемые зубчиками, которые связаны с покровами и тоже снабжаются нервными волокнами. «Мы считаем, что у самых ранних позвоночных, этих больших панцирных рыб, были очень похожие структуры, по крайней мере морфологически. Они выглядят одинаково у древних и современных членистоногих, потому что все они создают этот минерализованный слой, который покрывает их мягкие ткани и помогает им чувствовать изменения в окружающей среде», — отмечает Яра Хариди из Чикагского университета.
Таким образом, ученые пришли к выводу, что дентин изначально развивался как сенсорная ткань в «панцире» древних рыб, а уже потом реорганизовался в зубную ткань, что подтверждает гипотезу «снаружи — внутрь», согласно которой зубы произошли от наружных структур. Исследование не только проливает свет на независимое происхождение функционально схожих структур у членистоногих и древних рыб, но и объясняет, как зубы современных позвоночных приобрели и сохранили свою чувствительность.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
