Зубы подвержены сильному износу, поэтому имеет смысл заменить их в течение жизни животного. Однако удивительно то, что зубы самых первых челюстных позвоночных были прикреплены к челюстным костям и не могли выпасть. В конечном итоге выпадение зубов происходило независимо в двух случаях с использованием двух совершенно разных процессов.
У акул и скатов волокна, прикрепляющие зуб к коже челюсти, растворяются, и весь зуб просто выпадает. У костистых рыб и наземных позвоночных развивающийся зуб прикрепляется непосредственно к челюстной кости с помощью специальной ткани, известной как «кость прикрепления», и когда пришло время выпадать зуб, это прикрепление должно быть разорвано; специализированные клетки проникают внутрь и рассасывают дентин и прикрепленную кость, пока зуб не освободится. Вот почему наши молочные зубы теряют свои корни до того, как выпадают. Но когда развился этот процесс?
Авторы нового исследования решили исследовать кость челюсти ископаемой рыбы Andreolepis возрастом 424 миллиона лет из Готланда в Швеции, близкой к общему предку всех живых костистых рыб и наземных позвоночных. Челюсть — это крошечный предмет, менее сантиметра в длину, но он скрывает замечательный секрет: внутренняя микроструктура кости прекрасно сохранилась и содержит записи истории ее роста. До недавнего времени можно было увидеть внутренние структуры только путем физического вырезания тонких срезов из окаменелости и просмотра их под микроскопом, но это разрушало образец и давало только двумерное изображение, которое трудно интерпретировать.
Однако в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF) в Гренобле, Франция, теперь можно делать томографические снимки, которые фиксируют тот же уровень микроскопических деталей в трех измерениях, не повреждая образец. Донглей Чен, первый автор исследования, в течение нескольких лет кропотливо «анализировал» данные сканирования на экране компьютера, создавая трехмерную карту всей последовательности добавления и потери зубов — впервые это был ранний ископаемый зубной ряд. был проанализирован так подробно.«Каждый раз, когда зуб выпадал, в процессе рассасывания образовывалась полость на месте его прикрепления. Когда последующий замещающий зуб цементировался на месте прикрепительной костью, старая поверхность резорбции оставалась в виде слабого скрытого шрама в костной ткани.
I было обнаружено до четырех таких погребенных поверхностей рассасывания под каждым зубом, сложенных друг на друга, как пластины в шкафу. Это показывает, что зубы заменялись снова и снова в течение жизни рыбы », — объясняет Донглей Чен.Это самый ранний известный пример выпадения зубов путем базальной резорбции, и он кажется наиболее похожим на процесс замены зубов, наблюдаемый сегодня у примитивных костистых рыб, таких как гар (Lepisosteus) и бихир (Polypterus).
Как и у этих рыб, новые замещающие зубы развивались рядом со старыми, а не под ними, как у нас.«Количество биологической информации, которую мы получаем при сканировании, просто поразительно. Мы можем проследить процесс роста и резорбции вплоть до клеточного уровня, почти как у живого животного.
Применяя эту технику к более ранним позвоночным, мы придем. чтобы лучше понять их жизненные процессы — и, без сомнения, нас ждут серьезные сюрпризы », — говорит Пер Альберг, один из руководителей проекта.