X射线成像技术发现牙齿起源于4亿年前棘胸鱼 该论文已发表

2020-07-15 16:39:45   来源:科技日报

人类牙齿的进化始于4亿多年前的古代鱼类。但是牙齿究竟起源于鱼类口腔还是鱼类鳞片,还有许多争议。

据物理学家组织网近日报道,瑞典乌普萨拉大学科学家在《科学》杂志发表论文称,他们利用欧洲同步辐射光源(ESRF)强大的X射线成像技术,对捷克发现的距今约4.09亿年棘胸鱼化石牙齿进行了高分辨率三维成像,结果发现这些化石保存着完好的牙齿序列,牙本质中还保存着完好的细胞间隙,看起来与现代牙齿非常相似。新研究认为棘胸鱼可能是有颌动物牙齿的真正起源。

牙齿起源于鱼类口腔还是鳞片仍存争议

鱼、爬行动物、鸟类和人都属于脊椎动物。最初的脊椎动物没有上下颌,也没有牙齿。有颌类动物出现在4.25亿年前的晚志留世到4.1亿年前的早泥盆世期间。

先前的理论认为,最早的牙齿起源于鱼类口腔,它们像现代鱼类的牙齿一样从内向外生长。后来的所有脊椎动物都继承了这一特点。

不过目前更加主流的观点认为,高等脊椎动物的牙齿由远古鱼类的鳞片进化而来。这些鳞片现在还存在于鲨鱼等一些动物身上。鲨鱼的表皮上布满了鳞片(叫做盾鳞)。它们不仅长得像牙齿,而且结构几乎和牙齿一样。牙齿与盾鳞的这种高度同源性,暗示我们最初的牙齿和鳞片是以相同方式分化产生的。但鲨鱼牙齿跟其他脊椎动物的牙齿还有不少区别,如鲨鱼没有骨头,只有软骨,它的鳞片和牙齿都附着在皮肤上。

新发现改变了对牙齿起源的理解

还有研究认为,牙齿的进化最早可能源自节甲鱼。节甲鱼是最早的有颌鱼之一,是早期的盾皮鱼中最活跃的一支,其中包括著名的邓氏鱼。但又有科学家在一种节甲鱼中发现,它们的牙齿具有放射状排列的齿锉,而且新牙齿是长在旧牙齿的外侧,这与后来的软骨鱼、硬骨鱼和四足动物都相反。因此节甲鱼似乎不能成为所有动物牙齿进化的起源。

瑞典科学家利用欧洲同步辐射光源发现,像鲨鱼、硬骨鱼和四足动物一样,棘胸鱼在颌骨内侧生长新的牙齿。棘胸鱼的颌骨外表面皮肤上含有小的牙本质成分,这一特征与原始的硬骨鱼一致。棘胸鱼颌骨位于口腔的边缘,像硬骨鱼一样,而节甲鱼的颌骨则位于口腔的更深处。一个棘胸鱼化石显示这些小的牙本质逐渐过渡到牙齿,而另一个棘胸鱼化石的牙齿在形状上几乎与皮肤牙本质相同。这表明牙齿是从皮肤上的牙本质进化而来。

尽管棘胸鱼几乎是最原始的有颌脊椎动物,但它们的牙齿比节甲鱼的牙齿更接近现代牙齿,它们的颌骨也类似于之后出现的硬骨鱼。这次的发现改变了人们对牙齿起源的理解,棘胸鱼也许就是所有脊椎动物牙齿的真正起源。(记者 聂翠蓉)

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