Ископаемые примитивных рыб показывают общее происхождение зубов и кожных одонтодов

Новое исследование, опубликованное в eLife, показывает, что зубы и твёрдые структуры, называемые дермальными одонтодами, эволюционно связаны и возникают из одной и той же развивающейся системы.

Эти выводы, сделанные на основе ископаемых древних рыб, противоречат устоявшимся представлениям о различии между двумя структурами, основанным на изучении современных акул, и дают новые потенциальные данные о происхождении и развитии зубов.

Одонтоды — это твёрдые структуры из дентина, основного вещества слоновой кости, которые встречаются на внешних поверхностях позвоночных. Зубы являются примером одонтодов, но у некоторых животных они есть и на коже, например, похожие на зубы «чешуи» акул. Они известны как дермальные одонтоды.

«Считалось, что зубы и дермальные одонтоды эволюционировали отдельно, потому что, по-видимому, развиваются по-разному, — говорит ведущий автор Дунлей Чен, исследователь из Департамента биологии организмов Уппсальского университета, Швеция. — Однако большая часть наших знаний ограничена современными акулами, у которых различие между этими структурами стало очень отчётливым. Чтобы яснее понять взаимосвязь между ними, нам нужно было обратиться к палеонтологической летописи».

Команда изучила окаменелости одной из самых ранних костных рыб — Lophosteus, жившей более 400 миллионов лет назад. Они выбрали эту рыбу, потому что она представляет раннюю стадию эволюции зубов, приближая исследователей ко времени, когда зубы и дермальные одонтоды могли разделиться, в надежде, что любые сходства в их развитии будут более очевидны.

Исследователи использовали рентгеновскую визуализацию высокого разрешения, чтобы изучить трёхмерную структуру одонтодов у Lophosteus на разных стадиях развития. Они обнаружили, что одонтоды выглядели похоже на ранних стадиях развития, но менялись в зависимости от того, росли ли они в области рта или на лицевой части. Это говорит о том, что в каждой области были разные химические сигналы, направляющие их развитие. На более поздних стадиях некоторые дермальные одонтоды перемещались с лица в рот и начинали выглядеть как зубы.

Эти находки предполагают, что оба типа одонтодов способны реагировать на одни и те же сигналы, контролирующие развитие друг друга, и создаются одной и той же развивающейся системой — а не отдельными системами, как считалось ранее.

«Помимо пролития света на раннюю эволюцию наших собственных зубов, наши результаты указывают на ранее не признанное эволюционно-развивающееся родство между зубами и дермальными одонтодами, — говорит старший автор Пер Альберг, профессор Департамента биологии организмов Уппсальского университета. — Это имеет потенциальные последствия для понимания сигналинга во время развития и может вдохновить на новые направления исследований развития у других организмов».