Чутливі зуби дісталися людям від риб. Раніше вони були на шкірі та попереджали про небезпеку

Дослідження найдавніших предків хребетних тварин показало, що зачатки зубів у них з’явилися ще 500 мільйонів років тому й розташовувалися по всьому тілу. Як припускають науковці, спершу ці зуби виконували чутливу функцію, сповіщаючи тварин про наближення небезпеки. І навіть коли зуби перемістилися до щелеп, вони зберегли свою чутливість, яка зараз є частою причиною зубного болю. Дослідження опублікували в журналі Nature.

Художнє зображення давньої безщелепної риби Astraspis, яка мала зачатки зубів на шкірі. Nobu Tamura / DeviantArt

Як зуби опинилися на шкірі?

Попередниками зубів у хребетних тварин вважають одонтоди або дермальні зуби, наявні у сучасних хрящових риб на шкірі. Вони мають подібну на зуби будову: пульпу, оточену дентином і твердою емаллю. Найдавнішим представником, у якого виявили одонтоди, є тварина Anatolepis heintzi з кембрійського періоду.

Водночас науковці досі сперечаються, чи є ця тварина одним із перших представників справжніх хребетних, адже досі знаходили лише фрагменти її тіла. Тому американсько-канадська команда науковців на чолі з дослідниками Гарвардського університету вирішила дослідити цей вид, щоб уточнити його систематичне положення та з’ясувати роль в еволюції зубів у хребетних.

Як у зубів з’явилася чутливість до болю?

Науковці досліджували зразки Anatolepis heintzi, а також вимерлих хребетних і сучасних видів акул, скатів і сомів, у яких збереглися одонтоди. Це робили за допомогою синхротрона, який дозволив побачити внутрішні структури одонтод, такі як канальці дентину, наявні й у зубах хребетних. Як виявилося, в A. heintzi ці канальці відсутні, а натомість їхні структури на шкірі за будовою відповідають сенсорним органам вимерлих членистоногих ряду Aglaspidida.

Порівняння будови одонтод безщелепних риб (верхній ряд) і сенсорних органів Anatolepis heintzi (середній ряд) та крабів (нижній ряд). Haridy et al. / Nature, 2025

Далі науковці порівняли одонтоди роду тварин Eriptychius, який точно належав до хребетних, із сенсорними органами членистоногих. Між ними знайшли структурну подібність і припустили, що вони виникли внаслідок конвергентної еволюції, коли у неспоріднених груп з’являються схожі ознаки для виконання однієї функції. У випадку одонтод і сенсорних органів членистоногих цією функцією є вловлювання небезпеки, такої як рух хижаків поблизу.

Те, що одонтоди зберігають чутливість і відіграють захисну роль і в сучасних тварин, підтвердило й виявлення чутливих нейронів у цих структурах у скатів, акул і сомів. Тож тепер науковці припускають, що в ході еволюції кісткових риб і решти хребетних одонтоди перемістилися до переду голови, оскільки саме з цього боку тварини найчастіше стикалися з небезпекою. Зрештою вони знайшли своє місце в щелепах і почали відігравати роль ще й для нападу на здобич, а не лише для захисту.

Як відкриття чутливих зубів на шкірі змінює наше уявлення про еволюцію хребетних?

Досі науковці не були певні щодо функцій одонтод у перших хребетних тварин, приписуючи їм захист від хижаків, яким важче було проковтнути таку здобич, запасання мінералів або полегшення руху у воді. Утім виявлення їхньої функції як сенсорного органа може пояснити, чому одонтоди не зустрічаються в більшості сучасних кісткових риб і решти хребетних, адже їх, імовірно, замінили більш розвинені сенсорні органи. Зрештою, дослідження передачі сигналів від одонтод може допомогти зрозуміти причини надмірної чутливості подібних на них зубів у людей.

Як пов’язана еволюція риб і решти хребетних

🌊 Відомо, що еволюція наземних хребетних почалася з виходу риб на сушу, але з’ясувалося, що принаймні деякі з них після цього повернулися назад у воду.

🐟 А рухливі суглоби, які потрібні наземним хребетним для кращого пересування на суші, з’явилися ще в щелепних риб, які жили 350 мільйонів років тому.

😴 Одним із пристосувань, яке люди хотіли б запозичити у риб, є їхня здатність майже або зовсім не спати, як це роблять мексиканські печерні риби.