Эволюция на кончике нерва: тайная история зубов

Исследование, опубликованное в журнале Nature, проливает свет на эволюционное происхождение зубов и их изначальную функцию. Ученые долгое время пытались понять, почему зубы, особенно у современных позвоночных (в том числе и у людей), обладают такой высокой чувствительностью к боли, холоду и другим раздражителям. Новые данные указывают на то, что их предшественники — одонтоды — изначально выполняли сенсорную, а не жевательную функцию.

Согласно исследованию, зубы произошли от одонтодов — твердых структур, которые впервые появились не во рту, а на внешних покровах древних рыб около 500 миллионов лет назад. Эти образования до сих пор встречаются у некоторых современных видов, таких как акулы, скаты и сомы, чья кожа покрыта микроскопическими зубоподобными структурами, придающими ей шероховатость.

Ранее существовало несколько гипотез о назначении одонтодов: защита от хищников, улучшение гидродинамики или хранение минералов. Однако новое исследование подтверждает, что их первичной функцией было восприятие окружающей среды.

Связь с членистоногими

Изначально авторы работы не ставили перед собой задачу изучить происхождение зубов. Ведущий исследователь Яра Хариди из Чикагского университета пыталась определить древнейшее ископаемое позвоночное животное. В ходе анализа сотен образцов с помощью компьютерной томографии она обратила внимание на структуру дентина — внутреннего слоя зубов, который передает нервные импульсы.

Особый интерес вызвала окаменелость Anatolepis из кембрийского периода. Ранее считалось, что это древняя рыба, поскольку в ее экзоскелете обнаруживались поры (трубочки), напоминающие дентинные канальцы. Однако сравнение с другими образцами показало, что эти структуры больше похожи на сенсиллы — органы чувств членистоногих (например, крабов и пауков), которые воспринимают температуру, вибрацию и химические сигналы.

Это открытие привело к пересмотру классификации Anatolepis: оказалось, что это не рыба, а беспозвоночное. Более того, сходство между сенсиллами членистоногих и одонтодами древних рыб указывает на конвергентную эволюцию — независимое развитие схожих признаков у разных групп организмов.

Чувствительность как ключевая адаптация

Эксперименты с современными рыбами подтвердили, что одонтоды на их коже (например, у сомов и акул) связаны с нервными окончаниями. Это означает, что даже самые ранние одонтоды могли выполнять сенсорную функцию, помогая животным ориентироваться в водной среде.

Как отметил соавтор исследования Нил Шубин, древние рыбы обитали в условиях высокой хищнической активности, поэтому способность ощущать изменения в воде (например, приближение врага или движение добычи) была критически важна. Со временем, с появлением челюстей, эти структуры мигрировали в ротовую полость, превратившись в зубы, но сохранив свою чувствительность.

Работа демонстрирует, что зубная боль и чувствительность — это не просто побочный эффект жевания, а древний механизм, унаследованный от первых позвоночных. Изначально зубы (или их предшественники) служили для восприятия окружающей среды, и лишь позже стали использоваться для захвата и пережевывания пищи.

Это открытие не только углубляет понимание эволюции позвоночных, но и показывает, как сходные сенсорные системы могут независимо возникать у разных групп животных в ответ на схожие экологические вызовы. Таким образом, чувствительность зубов — это не случайность, а наследие древней адаптации, которая помогла нашим предкам выжить.