В новом исследовании ученые показали, что сенсорная ткань, обнаруженная на экзоскелетах древних рыб, связана с тем же «генетическим набором», который производит человеческие зубы.
Бугорки на броне древних рыб превратились в наши зубы всего за 460 миллионов лет
Наши чувствительные зубы изначально произошли от «бронежилета» вымерших рыб, живших 465 миллионов лет назад, утверждают ученые из Университета Чикаго.
КТ-сканирование зубоподобной структуры одонтода из Astraspis, древней бесчелюстной позвоночной рыбы, показывает, что его канальцы (показаны зеленым цветом) заполнены дентином, который также служит чувствительным внутренним слоем современных зубов. Yara Haridy/University of Chicago
Наши зубы очень чувствительны, мы это хорошо знаем: когда случается откусить очень холодное мороженое, зубы буквально «ломит». Оказывается это совсем неслучайно, зубы образовались за полмиллиарда лет эволюции из сенсоров древнейших позвоночных, но генетическая основа осталась той же самой.
На снимке зубовидного одонтода рыбы сома-саргуза видны нервы (зеленым цветом), обеспечивающие передачу сенсорной информации от одонтода к нервной системе.
Изначально исследователи поставили перед собой задачу определить самых ранних позвоночных, отыскивая ископаемые образцы кембрийского и ордовикского периодов (541 — 443 миллиона лет назад). Одним из признаков позвоночного вида является наличие внутренних канальцев для дентина — кальцифицированной ткани, которая находится под эмалью человеческих зубов, а также во внешних бугорках на панцирях древних рыб.
Первая рыба оказалась крабом
На компьютерной томограмме видны дентикли у кошачьей акулы. Эти похожие на зубы структуры связаны с нервной системой.
Используя компьютерную томографию высокого разрешения для изучения бесчелюстного вида «первой рыбы» Anatolepis heintzi, исследователи обнаружили то, что выглядело как поры, заполненные дентином. Ученые сравнили A. heintzi с целым рядом древних окаменелостей и современных морских обитателей.
На этой иллюстрации художника изображено, как на Astraspis нападает морской скорпион Megalograptus на темном мелководье. Свечение взаимодействующих экзоскелетов животных показывает, как они могли ощущать окружающий мир.
При внимательном рассмотрении они поняли, что предполагаемые поры, заполненные дентином, на самом деле больше похожи на органы чувств на панцирях крабов. Таким образом, A. heintz был древним беспозвоночным членистоногим, а не позвоночной рыбой.
Прояснение путаницы с классификацией A. heintz привело к новому важному открытию: древние позвоночные, такие как рыбы Astraspis и Eriptychius, и древние членистоногие производили одну и ту же минерализованную ткань, которая помогала им чувствовать окружающую среду. В конце концов, эта минерализованная ткань превратилась в дентин — и в наши чувствительные зубы.
На компьютерной томограмме передней части конька видны твердые, похожие на зубы зубцы на его коже (показаны оранжевым цветом).
Новое исследование подтверждает идею о том, что сенсорные структуры появились на экзоскелетах по меньшей мере 460 миллионов лет назад, а затем, на более поздних этапах эволюции, животные использовали тот же «генетический набор» для создания зубов.
«Если смотреть через эту эволюционную призму, то тот факт, что зубы во рту чрезвычайно чувствительны, является не столько загадкой, сколько отражением их эволюционного происхождения в сенсорном панцире ранних позвоночных», — пишут исследователи.