Эмаль зубов — ключ к разгадке эволюции
Эмаль, которая образует внешний слой наших зубов, может показаться маловероятным местом для поиска подсказок об эволюции. Но она рассказывает нам больше, чем можно было бы подумать, о взаимоотношениях между нашими ископаемыми предками и родственниками.
В нашем новом исследовании, опубликованном в Journal of Human Evolution, мы подчёркиваем другой аспект эмали. На самом деле мы обращаем внимание на её отсутствие.
Мы показываем, что крошечные, неглубокие ямки на ископаемых зубах могут быть не признаками недоедания или болезни. Вместо этого они могут иметь удивительное эволюционное значение.
Вы можете задаться вопросом, почему это важно. Ну, для таких людей, как я, которые пытаются выяснить, как эволюционировали люди и как все наши предки и родственники были связаны друг с другом, зубы очень важны. И наличие нового маркера, на который можно обратить внимание на ископаемых зубах, может дать нам новый инструмент, который поможет соединить воедино наше генеалогическое древо.
Эти ямки были впервые обнаружены у южноафриканского вида Paranthropus robustus, близкого родственника нашего собственного рода Homo. Они имеют одинаковую форму и размер: равномерные, круглые и неглубокие.
Изначально мы думали, что ямки могут быть уникальными для P. robustus. Но наше последнее исследование показывает, что такой тип ямок встречается и у других видов Paranthropus в Восточной Африке. Мы даже обнаружили их у некоторых особей Australopithecus, рода, который мог дать начало как Homo, так и Paranthropus.
Обычно считалось, что ямки в эмали — это дефекты, возникшие в результате стрессов, таких как болезни или недоедание в детстве. Однако их удивительная согласованность у разных видов, во времени и в географии позволяет предположить, что эти ямки могут быть чем-то более интересным.
Ямки расположены равномерно, на определённом расстоянии друг от друга и часто группируются в определённых областях коронки зуба. Они появляются без каких-либо других признаков повреждения или аномалии.
Мы изучили ископаемые зубы гомининов (людей и наших ближайших вымерших родственников) из долины Омо в Эфиопии, где мы можем увидеть следы более чем двух миллионов лет эволюции человека, а также сравнили их с находками из Южной Африки (Дримолен, Сварткранс и Кромдраай).
Коллекция из Омо включает зубы, приписываемые Paranthropus, Australopithecus и Homo, трём наиболее известным родам гомининов. Это позволило нам отследить появление характерных ямок на разных ветвях нашего эволюционного дерева.
То, что мы обнаружили, было неожиданным. Равномерные ямки регулярно появляются как у Paranthropus в Восточной и Южной Африке, так и у самых ранних Australopithecus в Восточной Африке, датируемых примерно тремя миллионами лет назад. Но среди Australopithecus в Южной Африке и нашего собственного рода Homo равномерные ямки заметно отсутствуют.
Если бы равномерные ямки были вызваны стрессом или болезнью, мы могли бы ожидать, что они будут коррелировать с размером зубов и толщиной эмали, а также будут затрагивать как передние, так и задние зубы. Но этого не происходит.
Более того, дефекты, связанные со стрессом, обычно образуют горизонтальные полосы. Они обычно затрагивают все зубы, развивающиеся во время стресса, но это не то, что мы видим в случае с этими ямками.
Мы думаем, что эти ямки, вероятно, имеют генетическое происхождение. Они могли появиться как побочный продукт изменений в формировании эмали у этих видов. У них также может быть какая-то неизвестная функциональная цель.
В любом случае мы предлагаем рассматривать эти равномерные круглые ямки как признак, а не дефект.
Дальнейшую поддержку идее о генетическом происхождении ямок даёт сравнение с редким заболеванием у людей, которое называется несовершенный амелогенез и влияет на формирование эмали. Примерно у одного из тысячи человек сегодня есть несовершенный амелогенез. В то же время равномерные ямки, которые мы видели, появляются у половины особей Paranthropus.
Хотя, вероятно, у них есть генетическая основа, мы утверждаем, что равномерные ямки слишком распространены, чтобы считаться вредным расстройством. Более того, они сохранялись с одинаковой частотой в течение миллионов лет.
Если эти равномерные ямки действительно имеют генетическое происхождение, мы сможем использовать их для отслеживания эволюционных отношений. Мы уже используем тонкие особенности зубов, такие как толщина эмали, форма бугорков и характер износа, чтобы помочь идентифицировать виды. Равномерные ямки могут стать дополнительным диагностическим инструментом.
Например, наши находки подтверждают идею о том, что Paranthropus — это «монофилетическая группа», то есть все её виды происходят от (относительно) недавнего общего предка, а не эволюционировали отдельно от разных таксонов Australopithecus.
И мы не обнаружили таких ямок у южноафриканского вида Australopithecus africanus, несмотря на большую выборку из более чем 500 зубов. Однако они появляются у самых ранних образцов Australopithecus из Омо.
Так что, возможно, эти ямки могли бы помочь определить, где Paranthropus отделился на своём собственном эволюционном пути.
Особенно интригующим случаем является Homo floresiensis, так называемый «хоббитский» вид из Индонезии. Судя по опубликованным изображениям, на их зубах видны похожие ямки. Если это подтвердится, это может свидетельствовать об эволюционной истории, более тесно связанной с ранними видами Australopithecus, чем с Homo. Однако у H. floresiensis также есть потенциальные патологии скелета и зубов, поэтому необходимы дополнительные исследования, прежде чем делать такие выводы.
Необходимы дополнительные исследования, чтобы полностью понять процессы, стоящие за появлением равномерных ямок, прежде чем их можно будет использовать в рутинной таксономической работе. Но наши исследования показывают, что это, вероятно, наследственная характеристика, которая не обнаружена ни у одного из ныне изученных приматов, ни у нашего собственного рода Homo (за исключением редких случаев несовершенного амелогенеза).
Таким образом, это предлагает захватывающий новый инструмент для изучения эволюционных отношений между ископаемыми гомининами.
Предоставлено: The Conversation.
Эта статья перепечатана из The Conversation по лицензии Creative Commons. Читайте оригинальную статью.