Многие животные могут менять и сбрасывать зубы — учёные проследили эту способность на 380 миллионов лет назад

от

Смена зубов: необычный опыт

Выпадение молочных зубов — это странный опыт. Зубы постепенно расшатываются, пока их не заменят более толстыми, прочными и постоянными. Но люди — не единственные животные, способные сбрасывать зубы. У большинства млекопитающих в течение жизни два набора зубов. А рептилии, амфибии, рыбы и акулы заменяют зубы на протяжении всей жизни.

Процесс резорбции

Прежде чем зуб можно заменить, он должен пройти процесс, известный как «резорбция». Специализированные клетки, называемые остеокластами, разрушают кость у корня зуба, что позволяет ему расшататься и выпасть.

Новое открытие

До сих пор было неясно, когда впервые развилась способность резорбировать кость у корня зуба. Новое открытие, опубликованное в Swiss Journal of Palaeontology, показывает, что начало этого процесса датируется более чем 380 миллионами лет назад.

Первые свидетельства наличия зубов у позвоночных

Первые свидетельства наличия зубов у позвоночных (животных с позвоночником) обнаружены у примитивных бронированных рыб, называемых плакодермами, которые процветали в силурийский и девонский периоды (438–359 миллионов лет назад).

Плакодермы имели голову и грудную клетку, покрытые костными пластинами, и хотя многие из них были хищниками, учёные долгое время считали, что у них нет настоящих зубов — зубов с теми же тканями и процессами роста, которые встречаются у других позвоночных.

Изучение зубов плакодерм

Большинство плакодерм имели две пары костных верхних зубных пластин (называемых «супрагнаталами»), прикреплённых к черепу, и парную нижнюю челюстную кость (называемую «инфрагнаталом»), которые, как считалось, изнашивались до острого режущего края. Появление синхротронной визуализации, мощного рентгеновского излучения, позволяющего показать детали тканей с очень высоким разрешением, подтвердило наличие зубов с костным основанием и полостью пульпы, но без внешнего слоя эмали.

Однако учёные всё ещё считали, что по мере роста плакодермы зубы изнашивались, так что у многих взрослых плакодерм челюстные кости выглядели так, будто у них нет зубов.

Разнообразие зубных рядов у плакодерм

Плакодермы, обитавшие на рифе, демонстрируют большое разнообразие зубных рядов — расположения и формы зубов во рту.

Eastmanosteus был самым крупным из плакодерм на рифе, достигая в длину около двух метров. Как высший хищник, он имел острые режущие лезвия с двумя отчётливыми «клыками». Compagopiscis, менее чем вдвое меньше Eastmanosteus, имел маленькие заострённые зубы, которыми питался ракообразными, называемыми членистоногими.

Исследование зубов Bullerichthys

Рыба, которую мы изучали для нашего нового исследования, — Bullerichthys. У неё были низкие плоские зубы, которыми она перемалывала добычу с твёрдой оболочкой. Эти зубы имели необычное расположение: они были закручены вокруг костной пластины. Кроме того, зубы Bullerichthys имели блестящую поверхность, очень похожую на эмаль.

В начале 2000-х годов мы нашли ещё два экземпляра, но они были другого размера по сравнению с оригиналом, а их зубные пластины имели разное количество рядов зубов. Эти новые экземпляры означали, что мы обнаружили серию роста, показывающую, как зубы менялись в течение жизни от молодых особей к взрослым.

Это дало нам намёк на то, что в формировании этих зубов происходило что-то иное, по сравнению с другими плакодермами. Вместо того чтобы зубы на верхних зубных пластинах изнашивались, количество рядов зубов и зубов увеличивалось по мере роста Bullerichthys.

Был ли это ранний пример так называемого зубного завитка — своеобразной спирали зубов, подобной той, что обнаружена у Qianodus, ранней акулы? Или что-то совершенно иное?

Для исследования мы отвезли зубные пластины в Исследовательский центр Австралийского синхротрона ANSTO в Мельбурне, где мы могли получить изображение тканей высокого разрешения, не повреждая окаменелости. Результаты показали, что, как и у других плакодерм, у молодых зубов была широко открытая полость пульпы, которая заполнялась костной тканью, известной как дентин.

Однако по мере старения зуба он не изнашивался, не выпадал и не заменялся. Вместо этого зуб резорбировался изнутри: мы наблюдали многочисленные мелкие каналы для кровеносных сосудов в старых зубах, с губчатой костью, вторгающейся в основание зуба и в конечном итоге заменяющей центральный дентин.

Под зубной пластиной, соответствующей каждому из наклонных зубных рядов, находился один недавно сформированный зуб, сидящий в неглубокой ямке. Мы интерпретировали это как место для мягкой ткани, образующей зуб, известной как зубная пластинка, подобно тому, как это происходит у костистых рыб, таких как форель, сегодня.

Однако это не всё, что мы нашли. Многие зубные пластины Bullerichthys имеют ямки с характерными зубчатыми краями, что указывает на наличие остеокластов — клеток, разрушающих кость.

Эти клетки не ограничены одним зубом, как у живых костистых рыб, таких как форель. Вместо этого они распространены по зубной пластине на её внешней поверхности. Степень резорбции различалась у взрослых и молодых особей, с резко уменьшающейся резорбцией у пожилых особей.

Плакодермы, хотя и не широко известны в обществе, правили планетой более 80 миллионов лет как самые многочисленные и разнообразные позвоночные на Земле. Наше новое исследование показывает, что они гораздо ближе к ныне живущим костистым рыбам, чем мы думали, и даёт ещё один кусочек эволюционной головоломки о наших далёких предках.

Источник

Другие новости по теме

Другие новости на сайте