Исследование древнейших предков позвоночных животных показало, что зачатки зубов у них появились еще 500 миллионов лет назад и размещались по всему телу. Как предполагают ученые, эти зубы сначала выполняли чувствительную функцию, извещая животных о приближении опасности. И даже когда зубы переместились к челюстям, они сохранили свою чувствительность, которая сейчас является частой причиной зубной боли. Исследование опубликовали в журнале Nature.
Предшественниками зубов у позвоночных животных считают одонтоды или дермальные зубы, имеющиеся у современных хрящевых рыб на коже. Они имеют похожее на зубы строение: пульпу, окруженную дентином и жесткой эмалью. Древнейшим представителем, у которого обнаружили одонтоды, является животное Anatolepis heintzi из кембрийского периода.
В то же время, ученые до сих пор спорят, является ли это животное одним из первых представителей настоящих позвоночных, ведь до сих пор находили лишь фрагменты его тела. Поэтому американско-канадская команда ученых во главе с исследователями Гарвардского университета решила исследовать этот вид, чтобы уточнить его систематическое положение и выяснить роль эволюции зубов у позвоночных.
Ученые исследовали образцы Anatolepis heintzi, а также вымерших позвоночных и современных видов акул, скатов и сомов, в которых сохранились одонтоды. Это делали с помощью синхротрона, который позволил увидеть внутренние структуры одонтод, такие как канальцы дентина, имеющиеся и в позвоночных зубах. Как оказалось, в A. heintzi эти канальцы отсутствуют, а их структуры на коже по строению соответствуют сенсорным органам вымерших членистоногих ряда Aglaspidida.
Далее ученые сравнили одонтоды рода животных Eriptychius, точно принадлежавшего к позвоночным, с сенсорными членистоногими органами. Между ними нашли структурное сходство и предположили, что они возникли в результате конвергентной эволюции, когда у неродственных групп появляются схожие признаки для выполнения одной функции. В случае одонтод и сенсорных органов членистоногих этой функцией является улавливание опасности, такой как движение хищников вблизи.
То, что одонтоды сохраняют чувствительность и играют защитную роль и у современных животных, подтвердило и выявление чувствительных нейронов в этих структурах у скатов, акул и сомов. Теперь ученые предполагают, что в ходе эволюции костных рыб и остальных позвоночных одонтоды переместились к переду головы, поскольку именно с этой стороны животные чаще всего сталкивались с опасностью. В конце концов, они нашли свое место в челюстях и начали играть роль еще и для нападения на добычу, а не только для защиты.
До сих пор ученые не были уверены в функциях одонтод у первых позвоночных животных, приписывая им защиту от хищников, которым труднее было проглотить такую добычу, запасание минералов или облегчение движения в воде. Впрочем, выявление их функции как сенсорного органа может объяснить, почему одонтоды не встречаются у большинства современных костных рыб и остальных позвоночных, ведь их, вероятно, заменили более развитые сенсорные органы. Наконец, исследование передачи сигналов от одонтод может помочь понять причины чрезмерной чувствительности подобных зубов у людей.
Спасибо, что вы с нами! Монобанка для поддержки редакции ЕlitЕxpert.
