Ископаемые пилы-рыбы указывают, что зубы, вероятно, эволюционировали из чешуи тела у древних рыб

Учёные давно спорят о происхождении зубов. Эволюционировали ли они из чешуи тела, которая мигрировала в рот древних позвоночных и адаптировалась для питания (гипотеза «снаружи внутрь»)? Или они развились независимо от чешуи, зародившись глубоко в ротовой полости и в конечном итоге закрепившись на челюстях (гипотеза «изнутри наружу»)? Новое исследование учёных из Penn State предоставляет доказательства в пользу гипотезы «снаружи внутрь».

Команда изучала тканевую структуру ростральных зубчиков — зазубренных шипов, идущих вдоль удлинённого рыла пилоносных акул и рыб-пил, используемых для добычи пищи и самообороны. Исследователи изучили окаменелые ростральные зубчики Ischyrhiza mira — вида вымершей группы рыб-пил, обитавших в водах Северной Америки в позднем меловом периоде, около 100–65 млн лет назад.

Сложная структура эмалеида

Ростральные зубчики считаются видоизменённой чешуёй из-за их расположения и сходства внешней морфологии и развития. Однако микроструктура их твёрдого внешнего слоя (эмалеида) была мало изучена.

Исследователи разрезали образцы поперёк и вдоль и изучили их гистологию с помощью сканирующего электронного микроскопа. Оказалось, что эмалеид Ischyrhiza mira был не простым, а значительно более сложным, чем эмалеид чешуи тела. Его общая организация напоминала эмалеид зубов современных акул.

Сходство с зубами акул

Как у ростральных зубчиков древней рыбы-пилы, так и у зубов современных акул эмалеид состоит из микрокристаллов фторапатита, собранных в отдельные пучки:

• Параллельный пучковый эмалеид — у внешней поверхности.
• Случайный пучковый эмалеид — в более глубоких слоях.
• Радиальный пучковый эмалеид — пучки, проходящие через слои перпендикулярно поверхности.

Такое расположение позволяет зубам акул сопротивляться механическим нагрузкам при питании. Вероятно, оно выполняло аналогичную функцию и у ростральных зубчиков Ischyrhiza mira.

Поддержка гипотезы «снаружи внутрь»

Это открытие вносит важный вклад в давние дебаты о происхождении зубов. Оно предоставляет прямые доказательства в поддержку гипотезы «снаружи внутрь», показывая, что чешуя вне рта способна эволюционировать в сложный, похожий на зубной эмалеид. Более вероятно, что чешуя дала начало сходной пучковой микроструктуре как в зубах, так и в ростральных зубчиках, чем то, что эти структуры независимо эволюционировали схожий эмалеид.