Самые ранние хищники появились на Земле около 480 миллионов лет назад – и у них была удивительная особенность: их зубы могли восстанавливаться. Команда палеонтологов из Университета Эрланген-Нюрнберг (FAU, Германия) смогли узнать больше о том, как у этих животных восстанавливались зубы, пишет портал ScienceDaily. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the Royal Society B.
Земля. Сотни миллионов лет назад. Быстрый и проворный хищник с острыми зубами отправляется на охоту в доисторическое море. Он следит за добычей и незаметно подползает к ней. Резко нападает и пожирает свою жертву. Некоторые зубы хищника получают повреждения от такого «порыва», но для зверя это не проблема: зубы сами "вылечатся".
Это описание охоты не вымышленного доисторического монстра из фильма ужасов, а хищника, который обитал на Земле много лет назад, в период между поздним кембрием и триасом, – конодонта. Внешне он напоминал современного угря и, несмотря на свои небольшие размеры (в длину конодонт достигал 40 сантиметров), был первым хищником на Земле. О существовании этих позвоночных ученые узнали после того, как были обнаружены так называемые «конодонтовые элементы» – окаменелости зубовидных скелетных остатков. Как считают исследователи, часть зубов конодонтов выполняла роль фильтра: с их помощью планктон отфильтровывался из воды и отправлялся в глотку зверя. Другими же зубами древние хищники (те, что побольше) хватали и разрывали свою жертву. При этом, зубы могли восстанавливаться после повреждения. Как точно это происходило, сегодня трудно установить, так как мягкие ткани челюсти редко сохраняются.
И тем не менее выход есть. Исследователи FAU нашли способ, чтобы разгадать давнюю загадку. Используя растровый (сканирующий) электронный микроскоп, ученые изучили различные слои зубов представителя конодонтов – O. confluens, – чтобы узнать больше о том, как они росли. Во время этого процесса материал «бомбардируют» электронами. Различные материалы отражают разное количество электронов обратно в микроскоп. Например, тяжелые элементы отражают больше отрицательно заряженных частиц, чем элементы полегче, поэтому они показаны более светлым цветом на изображении. Этот метод позволил воспроизводить и исследовать отдельные слои с гораздо более высоким разрешением, чем раньше. Используя рентгеновскую спектроскопию, где элементы обнаруживаются с помощью излучения, которое они испускают, ученые также смогли проанализировать химический состав каждого слоя.
Как показали исследования, зубы росли «циклично»: заканчивается цикл износа зубов и начинается цикл роста новых слоев. Кроме того, форма зубов сильно варьировалась в зависимости от стадии роста животных. Исследователи смогли идентифицировать три стадии роста в процессе развития животного, на которые преимущественно влиял (среди прочих причин) рацион питания. Пройдя первый этап – личиночное состояние, при котором пища не пережевывалась, конодонты эволюционировали в первых охотников на второй и третьей – уже более зрелых – стадиях роста. За это время их зубы подверглись метаморфозе – и превратились в зубы хищников.
До сих пор было две модели, объясняющие, как зубы конодонта могли восстанавливаться. В отличие от, например, человеческих зубов, растущих изнутри, зубы конодонтов восстанавливались снаружи: непрерывно добавлялись новые слои, новые центры роста. Одна из теорий учеными заключается в том, что в периоды покоя конодонты убирали свои зубы в эпидермальные «карманы», где на них нарастали новые слои. Это можно сравнить с механизмом, который используют некоторые ядовитые змеи: их клыки, через которые поступает яд, убираются в «паз» в верхней челюсти, и достаются, когда змея хочет укусить. Существует и другая теория. Она говорит о том, что зубы древних хищников были постоянно окутаны тканью и роговой «крышкой», которые позволяли новым слоям накапливаться со временем. Исследования, проведенные учеными FAU, подтвердили первую теорию.
