Способность менять зубы появилась у животных 380 миллионов лет назад
Большинство млекопитающих имеют два набора зубов за жизнь, а рептилии, амфибии, рыбы и акулы непрерывно заменяют их. Перед заменой зуб должен пройти процесс резорбции — разрушения кости у корня специализированными клетками остеокластами.
Новое исследование, опубликованное в Swiss Journal of Palaeontology, показывает, что эта способность впервые появилась более 380 миллионов лет назад у древних панцирных рыб — плакодерм.
Первые зубы у позвоночных
Первые свидетельства зубов у позвоночных обнаружены у плакодерм, которые доминировали в силурийский и девонский периоды (438–359 млн лет назад). Долгое время считалось, что у них не было настоящих зубов, а лишь костные пластины, стачивающиеся до острого края. Однако синхротронная визуализация высокого разрешения подтвердила наличие зубов с костным основанием и пульпарной полостью, но без внешнего слоя эмали.
Исследование древнего рифа
Образцы для исследования были взяты из формации Гого в Западной Австралии — древнего девонского тропического рифа. Плакодермы здесь демонстрировали большое разнообразие зубных систем, адаптированных к разным типам питания:
- Eastmanosteus (до 2 м) — верхний хищник с острыми режущими кромками и «клыками».
- Compagopiscis — мелкие заострённые зубы для питания членистоногими.
- Bullerichthys — объект данного исследования. Имел низкие плоские зубы для дробления панцирей добычи, которые были необычно расположены, обвивая костную пластину, и имели блестящую эмалеподобную поверхность.
Открытие резорбции у плакодерм
Изучение серии образцов Bullerichthys разного размера (от молоди до взрослых особей) показало, что с ростом рыбы количество рядов и самих зубов увеличивалось, а не стачивалось.
Синхротронная томография в Australian Synchrotron ANSTO выявила уникальный процесс:
- У молодых зубов была широкая пульпарная полость, заполнявшаяся со временем дентином.
- Старый зуб не выпадал и не заменялся. Вместо этого происходила внутренняя резорбция: губчатая кость проникала в основание зуба через многочисленные каналы для кровеносных сосудов, постепенно замещая центральный дентин.
- Под зубной пластиной, напротив каждого ряда, формировался новый зуб в неглубокой ямке — месте расположения зубной пластинки (dental lamina), аналогично современным костистым рыбам, например, форели.
Кроме того, на многих зубных пластинах Bullerichthys были обнаружены ямки с характерными фестончатыми краями — следы активности остеокластов. Эта резорбция была распространена по всей внешней поверхности пластины и значительно уменьшалась у более старых особей.
Эволюционное значение
Плакодермы, господствовавшие на планете более 80 миллионов лет, оказались гораздо ближе к современным костистым рыбам, чем считалось ранее. Это открытие проливает свет на раннюю эволюцию механизма смены зубов у позвоночных.