Передовые технологии проливают новый свет на эволюцию зубов

Эволюция человеческих зубов началась среди древних панцирных рыб более 400 миллионов лет назад. В научном журнале Science международная команда под руководством исследователей из Уппсальского университета представила революционные данные об этих самых ранних челюстных позвоночных. Используя мощную рентгеновскую визуализацию, они показали, что уникальные окаменелости, найденные недалеко от Праги, содержат удивительно современные на вид зубы.

Зубы всех современных челюстных позвоночных имеют некоторые общие черты, но также демонстрируют ключевые различия, например, в способе крепления и смены. Чтобы понять происхождение этих признаков, учёные из Швеции, Чехии, Франции и Великобритании исследовали акротторацид — раннюю группу рыб, тесно связанную с самыми первыми челюстными позвоночными. Проблема в том, что их окаменелости редки, фрагментарны и плохо поддаются изучению традиционными методами.

Для решения этой задачи команда применила новую методику — синхротронную микротомографию в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле, Франция. Эта технология позволяет визуализировать внутреннюю структуру ценных окаменелостей в 3D без их разрушения. Результаты оказались поразительными.

«Наша команда решила работать с ESRF, зная, что это единственный способ раскрыть их сложную анатомию, — говорит ведущий автор исследования Валерия Вашканинова. — Результаты были по-настоящему замечательными, включая хорошо сохранившиеся зубные ряды, наличие которых никто не ожидал».

Сканирование показало, что зубы акротторацид крепились к челюстным костям, как у костистых рыб и наземных животных, а не к коже, как у акул. Это указывает, что именно костистые рыбы сохранили исходное, предковое состояние, в то время как акулы являются специализированной группой. Однако акротторациды не сбрасывали зубы, что предполагает независимую эволюцию разных механизмов смены зубов у акул и костистых рыб от общего несбрасывающего предка. Кроме того, у одной из изученных рыб (Kosoraspis) наблюдается постепенный переход от кожных дентиновых элементов к соседним зубам, что свидетельствует о недавнем эволюционном происхождении зубов из структур кожи.

«Эти открытия меняют всё наше понимание происхождения зубов, — говорит соавтор Пер Ахльберг. — Когда вы утром улыбаетесь себе в зеркало в ванной, зубы, которые смотрят на вас в ответ, могут проследить своё происхождение прямо до первых челюстных позвоночных».