Как киты получили свои зубы
Киты — млекопитающие, но их зубы устроены иначе, чем у большинства других представителей этого класса: они простые и «колышкообразные». Междисциплинарная группа исследователей объединила данные палеонтологической летописи и эмбрионального развития, чтобы выяснить, как сформировалась такая уникальная зубная система.
Эволюционный путь
- Киты произошли от наземных млекопитающих.
- Палеонтологическая летопись показывает, что 48 миллионов лет назад у китов, как и у большинства млекопитающих, было четыре типа зубов (резцы, клыки, премоляры и моляры).
- Постепенно зубы упрощались и приобрели характерный колышкообразный вид примерно 30 миллионов лет назад — уже после того, как киты адаптировались к жизни в воде.
Механизм развития
Форма зубов у эмбриона определяется действием специфических белков. Исследователи сосредоточились на двух из них:
- BMP4 (Bone Morphogenetic Protein 4) — приводит к формированию простых заострённых зубов (как резцы).
- FGF8 (Fibroblast Growth Factor 8) — в задней части челюсти способствует развитию сложных коренных зубов с буграми и впадинами.
Ключевое отличие у китообразных
Изучение эмбрионов свиней (родственников китов) показало типичное для млекопитающих распределение этих белков. Однако у эмбрионов дельфинов картина иная:
- BMP4 присутствует по всей длине челюсти, включая области, где также есть FGF8.
- Учёные предполагают, что именно это перекрытие экспрессии BMP4 приводит к тому, что все зубы вдоль челюсти становятся простыми по форме и похожими друг на друга.
- Эксперименты на мышах подтверждают эту гипотезу: искусственное введение BMP4 в заднюю часть челюсти приводит к упрощению формы коренных зубов.
Значение открытия
«Волнующе — идентифицировать молекулярное изменение, произошедшее в природе, которое так драматически повлияло на способность млекопитающего процветать в океане, а затем проследить эволюцию этого изменения в палеонтологической летописи», — говорит Брук Армфилд.
Соавтор Тэвиссен добавляет: «Это показывает, что крупные изменения в строении животного могут быть результатом небольших сдвигов на ранних стадиях развития. Это красивый, детальный пример того, как малое изменение в развитии оказывает большое влияние на эволюцию».
Исследование опубликовано в журнале PeerJ.