Выросты на роструме рыбы-пилы рассказали о происхождении зубов

Ученые исследовали зубцы на роструме ископаемой рыбы-пилы Ischyrhiza mira, представляющие собой видоизмененные чешуйки. Оказалось, поверхность этих зубцов устроена гораздо сложнее остальной чешуи на теле рыбы и напоминает скорее покрытие зуба акулы. Результаты исследования подтвердили гипотезу о происхождении зубов из чешуек.

До сих пор не существует единой теории о происхождении зубов. Одни ученые считают, что они сформировались из чешуи древних позвоночных, переместившейся в ротовую полость. Другие предполагают, что зубы развивались независимо от чешуи, сразу в глубине рта. Исследование ученых из Университета штата Пенсильвания (США) предоставило новые доказательства в пользу первой гипотезы. Результаты работы опубликованы в Journal of Anatomy.

Изначально ученые не собирались участвовать в спорах о происхождении зубов: они просто исследовали структуру ткани зубцов на роструме (выросте рыла) ископаемой рыбы-пилы Ischyrhiza mira. Этот вид населял воды Северной Америки в конце мелового периода, 65-100 миллионов лет назад. Останки I. mira нашли в Нью-Джерси. Считается, что зубовидные выросты на ее роструме представляют собой видоизмененные чешуйки. Об этом свидетельствуют их расположение, морфология и характер развития. Было известно, что для образования нового зубца старый должен отпасть и освободить ему место, однако организация их ткани оставалась загадкой. В частности, ученые ничего не знали о строении внешнего твердого слоя ростральных зубцов — эмалоида.

Поскольку ростральные зубцы, вероятно, представляют собой видоизмененные чешуйки тела, авторы работы предположили, что их эмалоид будет иметь структуру, аналогичную эмалоиду остальной чешуи, отличающейся простой микрокристаллической организацией. Чтобы изучить микроструктуру ростральных зубцов, исследователи изготовили их продольные и поперечные срезы, которые поместили в сканирующий электронный микроскоп.

Оказалось, эмалоид рострального зубца I. mira устроен значительно сложнее эмалоида ее чешуи. Его общая организация напоминает скорее эмалоид современного акульего зуба. Они оба имеют покрытие, состоящее из микрокристаллов фторапатита, которые организованы в отдельные кластеры. Снаружи они ориентированы параллельно поверхности зуба, а в глубине располагаются хаотично. Через оба этих слоя проходят радиальные лучи, состоящие из микрокристаллов, ориентированных перпендикулярно поверхности зуба. Эта структура позволяет зубам акулы противостоять механическим нагрузкам при укусе. Вполне возможно, что строение эмалоида ростральных зубцов I. mira также было призвано противостоять механическим воздействиям.

Однако наиболее важно то, что открытие предоставило прямые доказательства теории происхождения зубов из чешуи. Ученые показали, что чешуйки способны образовывать сложный зубоподобный эмалоид вне рта. Поэтому вероятнее, что чешуя сформировала аналогичные микроструктуры в зубах во рту, чем то, что обе эти структуры появились независимо друг от друга.