Независимое происхождение зубных систем у позвоночных

Новое исследование, проведённое Бристольским университетом и Центром биоразнообразия Naturalis, опубликованное в Nature Ecology & Evolution, опровергает устоявшееся мнение. Ранее считалось, что зубы современных акул, с их непрерывной заменой, отражают примитивное, исходное состояние для всех челюстных позвоночных (гнатозомов).

Ключевые выводы:

  • Зубы современных акул и их родственников не являются моделью для общего предка. Их зубная система (вихреобразные ряды, зубная пластинка) не отражает исходного состояния.
  • Зубы эволюционировали один раз. Они уже присутствовали у общего предка челюстноротых позвоночных.
  • Сложные зубные системы возникали и терялись многократно. Такие признаки, как сложные зубные ряды, зубные вихри, зубная пластинка и скоординированная замена зубов, независимо эволюционировали и терялись несколько раз на ранних этапах эволюции челюстных позвоночных.

Методология:

Исследователи изучили ископаемых предков акул — изхнакантовых акантодий — с помощью высокоэнергетического рентгеновского излучения на линии TOMCAT источника синхротронного излучения Swiss Light Source (Институт Пауля Шеррера, Швейцария). Было обнаружено, что их краевые зубные ряды состояли из множества последовательных рядов зубов, что кардинально отличается от зубных вихрей у других акантодий и современных хрящевых рыб.

Значение:

  • Для эволюционной биологии: Происхождение зубов и сложных зубных систем оказалось более сложным и нелинейным, чем считалось. Универсальный механизм развития через зубную пластинку, наблюдаемый у акул, не объясняет строение зубных рядов у ранних позвоночных.
  • Для медицины: Поскольку модель замены зубов у современных акул не является эволюционно исходной, её нельзя считать оптимальной для поиска терапевтических решений при патологиях человеческих зубов.

Цитаты авторов:

  • Мартин Рюклин: "Зубные ряды, которые мы видим у изхнакантовых акантодий, совершенно не похожи на зубные вихри".
  • Профессор Филип Доногью: "Состояние, которое мы наблюдаем в последовательных зубных рядах, не может быть объяснено универсальным механизмом зубной пластинки".
  • Бенедикт Кинг: "Сложные зубные системы... эволюционировали независимо и были потеряны несколько раз".