Ученые рассказали, как у глубоководных химер появился «зуб» на голове для размножения

Новости МирТесен

У самцов глубоководных рыб химер на лбу имеется нарост, покрытый шипами, который, как выяснилось, представляет собой настоящие зубы, расположенные за пределами рта. Этот ранее не встречавшийся орган используется для фиксации самки во время спаривания.

Зубы – это многокомпонентные образования, формирование которых определяется строгим генетическим механизмом. Как правило, они прорезываются исключительно в ротовой полости. Появление зубов в иных областях тела кажется невероятным, несмотря на наличие биологических оснований для такого явления.

Иногда, при определенных редких нарушениях развития, например, при тератомах, внутри опухолей у людей могут образовываться настоящие зубы или волосы. Такие случаи свидетельствуют о том, что в организме присутствует генетический код, определяющий формирование этих структур, однако в обычных условиях он проявляется исключительно в заданных областях.

В царстве животных можно встретить весьма необычные структуры. Химеры, также известные как «призрачные акулы», — глубоководные хрящевые рыбы, являющиеся дальними родственниками акул и скатов. У самцов этих рыб на лбу находится своеобразный нарост, напоминающий булаву, который способен выдвигаться из углубления.

Этот элемент тела, известный как «тенакулум», имеет острые шипы, напоминающие зубы. Долгое время не было ясно, что представляют собой эти шипы: являются ли они подлинными зубами или же модифицированными чешуйками, заостренными подобно наждачной бумаге, которой покрыта кожа акул.

Современных химер данного вида изучали ученые Hydrolagus colliei и ископаемые останки их древнего родственника Helodus simplex, существовавшего примерно 315 миллионов лет назад, с целью изучения этого явления. Полученные данные опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Для изучения строения и развития тенакулума у современных рыб использовали гистологический анализ и компьютерную томографию. Основной задачей являлось выяснение, формируются ли «лобные» зубы аналогично ротовым. Наличие специфической структуры, известной как зубная пластинка, является ключевым признаком настоящего зуба. Кроме того, генетические исследования выявили активность тех же генов в клетках, участвующих в формировании тенакулума, что и гены, ответственные за развитие зубов в ротовой полости.

Изучение окаменелостей древней химеры Helodus simplex дополнило картину. Оказалось, что у этого вымершего вида тенакулум был гораздо длиннее и располагался вплотную к верхней челюсти. Вероятно, «зубообразующая» способность была эволюционно перенесена с челюсти на этот новый отросток.

Исследования позволили ученым установить, что шипы, расположенные на лбу химер, являются настоящими зубами. Они формируются из зубной пластинки, содержат пульпу и состоят из дентина, подобно зубам, находящимся во рту.

Кожные зубчики на других участках тела химер, таких как тазовые выросты, известные как класпера, образуются без участия зубной пластинки, подобно обычной чешуе. Это свидетельствует об их разном происхождении. Кроме того, ученые обнаружили любопытный эволюционный парадокс: современные химеры потеряли способность к смене зубов в челюстях, однако сохранили ее на лбу.

Это первый случай, когда развитие настоящих зубов за пределами ротовой полости у позвоночных получил детальное подтверждение. Он показывает, что в необычных условиях, например, на большой глубине, эволюция может использовать имеющиеся генетические программы для формирования новых органов с неожиданными свойствами.