Стоматологические исследования окаменелостей показывают, как впервые появились клыки

Реконструкция жизни дицинодонта Dicynodon. Помимо бивней на верхней челюсти, у большинства дицинодонтов был черепаший клюв, который они использовали для пережевывания пищи. Изображение Марлен Хилл Доннелли. Предоставлено: Марлен Хилл Доннелли.

Клыки есть у самых разных животных, от слонов и моржей до пятифунтовых животных, похожих на морских свинок, называемых даманами. Но у клыкастых животных есть одна общая черта: все они млекопитающие: рыб, рептилий или птиц с клыками не известно. В новом исследовании в Труды Королевского общества B, палеонтологи проследили первые бивни до древних родственников млекопитающих, которые жили до динозавров, и для этого им пришлось определить, что делает бивень бивнем.


«Бивни – это очень известная анатомия, но пока я не начала работать над этим исследованием, я никогда особо не задумывалась о том, что бивни существуют только у млекопитающих», – говорит Меган Уитни, исследователь из Гарвардского университета и ведущий автор исследования.

«Мы смогли показать, что первые бивни принадлежали животным, которые появились раньше современных млекопитающих, называемым дицинодонтами», – говорит Кен Ангельчик, куратор Чикагского музея поля и автор статьи. «Они очень странные животные».

Дицинодонты в основном жили до времен динозавров, примерно от 270 до 201 миллиона лет назад, и они были размером от крысы до слона. Современные млекопитающие – их ближайшие из ныне живущих родственников, но они были больше похожи на рептилий с клювами, похожими на черепаху. С момента их открытия 176 лет назад одной из отличительных черт этих животных была пара выступающих клыков в верхней челюсти. Название дицинодонт даже означает “два клыки. “

Идея изучить происхождение бивней пришла к исследователям во время обеденного перерыва на палеонтологических раскопках. «Мы сидели в поле в Замбии, и там были дицинодонты. зубы «повсюду, – вспоминает Уитни. – Я помню, как Кен поднимал их и спрашивал, почему их называли бивнями, потому что у них были черты, которых нет у бивней».

Анжельчик обнаружил важное различие: не все выступающие зубы технически являются бивнями, а их структура и характер роста говорят нам, учитываются ли они. «В этой статье нам пришлось дать определение бивня, потому что это удивительно неоднозначный термин, – говорит Уитни. Исследователи решили, что для того, чтобы зуб был бивнем, он должен выходить за пределы рта, он должен продолжать расти на протяжении всей жизни животного, и в отличие от зубов большинства млекопитающих (включая наши), поверхности бивней состоят из дентина, а не из дентина. чем твердая эмаль.

Стоматологические исследования окаменелостей показывают, как впервые появились клыки

Левая сторона черепа дицинодонта Dolichuranus (NMT RB554) из Танзании. Большой бивень виден в нижнем левом углу образца. Фото К. Ангельчика. Предоставлено: Кен Ангельчик.

По этим параметрам бивни есть у слонов, моржей, бородавочников и даманов. Однако другие большие зубы в животном мире не годятся. Например, зубы грызунов, даже если они иногда выпирают и постоянно растут, имеют эмалевую полосу на передней части зуба, поэтому они не учитываются.

Некоторые из бивней дицинодонтов, которые команда наблюдала в Замбии, также не подходили под определение бивня – они были покрыты эмалью вместо дентина.

Различный состав зубов и бивней также дает ученым представление о жизни животных. «Зубы с эмалевым покрытием – это другая эволюционная стратегия, чем клыки с дентиновым покрытием, это компромисс», – говорит Уитни. Зубы с эмалью более жесткие, чем дентин, но из-за геометрии роста зубов в челюсти, если вы хотите, чтобы зубы продолжали расти на протяжении всей жизни, у вас не может быть полного эмалевого покрытия.

Такие животные, как люди, сделали эволюционные вложения в прочные, но трудно поддающиеся исправлению зубы – когда наши взрослые зубы прорастают, нам не повезет, если они сломаются. Бивни менее прочны, чем наши покрытые эмалью зубы, но они постоянно растут, даже если они повреждаются. Это похоже на компромисс: получить автомобиль, который очень надежен, но который очень трудно отремонтировать, когда у него есть проблемы, по сравнению с вождением загонщика, который требует частого ремонта, но является дешевой моделью, которую легко починить любому механику.

Различные виды зубов, которые эволюционировали у животных, могут рассказать ученым о давлении, с которым столкнулись эти животные, в результате чего могли образоваться эти зубы. Животные с бивнями могут использовать их для борьбы или для укоренения в земле, подвергая их небольшим травмам, которые были бы опасны для эмалевых зубов, которые не растут непрерывно.

Чтобы выяснить, действительно ли бивни дицинодонтов были клыками, исследователи вырезали тонкие, как бумага, срезы из окаменелых зубов 19 особей дицинодонтов, представляющих десять различных видов, и изучили их структуру под микроскопом. Они также использовали микро-компьютерную томографию, чтобы изучить, как зубы прикреплены к черепу, и показывают ли их корни доказательства непрерывного роста. Ученые обнаружили, что некоторые зубы дицинодонтов действительно являются бивнями, в то время как другие, особенно у некоторых из более ранних видов, были просто большими зубами. Однако это не был строгий переход от клыков к клыкам – разные члены семейства дицинодонтов развивались независимо друг от друга.

Стоматологические исследования окаменелостей показывают, как впервые появились клыки

Изолированные фрагменты клыков, обнаруженные в Замбии полевыми группами в 2018 году. Фото К. Ангельчик. Предоставлено: Кен Ангельчик.

Уитни говорит, что была удивлена ​​находкой. «Я как бы ожидала, что будет одна точка в генеалогическом древе, где у всех дицинодонтов начнутся клыки, поэтому я подумала, что было довольно шокирующим, что мы действительно видим, как клыки эволюционируют конвергентно», – говорит она.

«Бивни дицинодонтов могут многое рассказать нам об эволюции бивней млекопитающих в целом», – говорит Анжельчик. «Например, это исследование показывает, что для развития настоящих бивней необходимы меньшая частота замены зубов и гибкая связка, прикрепляющая зуб к челюсти. Все это помогает нам лучше понять бивни, которые мы видим сегодня у млекопитающих. “

«Дицинодонты были самыми многочисленными и разнообразными позвоночными на суше незадолго до времен динозавров, и они известны своими« бивнями ». Тот факт, что на самом деле только у некоторых есть настоящие бивни, а у остальных большие зубы, является прекрасным примером эволюции, который мы можем задокументировать. Мы можем увидеть, как построить бивень! ” – говорит Брэндон Пикук, куратор Музея естественной истории штата Айдахо и один из авторов статьи.

Исследователи говорят, что исследование, которое показывает самый ранний известный пример настоящих бивней, может помочь ученым лучше понять, как работает эволюция.

«Клыки эволюционировали несколько раз, и это заставляет задуматься, как и почему? Теперь у нас есть надежные данные об анатомических изменениях, которые должны были произойти для дицинодонтов для развития клыков. Для других групп, таких как бородавочники или моржи, все еще остается жюри. “, – говорит Кристиан Сидор, куратор Музея Берка при Вашингтонском университете и один из авторов статьи.

“Несмотря на то, что дицинодонты являются чрезвычайно странными животными, в них есть некоторые особенности, например эволюция бивни, которые информируют нас о млекопитающих, окружающих нас сегодня, – говорит Ангельчик. – Кроме того, если вы скажете, что млекопитающие не такие уж особенные, первыми это сделали дицинодонты, это хороший день ».


В Таиланде изъяты большие бивни слона на сумму более 450 000 долларов


Больше информации:
Эволюция бивня синапсида: выводы из гистологии бивня дицинодонта терапсид, Труды Королевского общества B: биологические науки (2021 г.). DOI: 10.1098 / rspb.2021.1670. rspb.royalsocietypublishing.or… .1098 / rspb.2021.1670

Цитата: Стоматологические осмотры на окаменелости показывают, как впервые появились клыки (26 октября 2021 г.). Данные получены 26 октября 2021 г. из https://phys.org/news/2021-10-fossil-dental-exams-reveal-tusks.html.

Этот документ защищен авторским правом. За исключением честных сделок с целью частного изучения или исследования, воспроизведение какой-либо части без письменного разрешения запрещено. Контент предоставляется только в информационных целях.

See also  Роялти мисс Эфраим названа | Санпете Мессенджер

Leave a comment

Your email address will not be published.

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.