Badania skamieniałych zębów ujawniają, jak ewoluowały pierwsze kły

Różne zwierzęta mają kły, od słoni i morsów po pięciofuntowe stworzenia podobne do świnek morskich zwane góralkami. Ale jedną wspólną cechą zwierząt z kłami jest to, że wszystkie są ssakami – nie wiadomo, czy ryby, gady ani ptaki mają kły. W nowym badaniu w Postępowanie Towarzystwa Królewskiego BPaleontolodzy prześledzili pierwsze kły od starożytnych krewnych ssaków, którzy żyli przed dinozaurami, i aby to zrobić, musieli ustalić, co sprawiło, że kły były w pierwszej kolejności kłami.

„Ksy są bardzo popularną anatomią, ale dopóki nie zaczęłam pracować nad tym badaniem, nigdy nie myślałam o tym, że kły są ograniczone do ssaków” – mówi Megan Whitney, badaczka z Harvardu i główna autorka badania.

„Udało nam się wykazać, że pierwsze kły należały do ​​zwierząt, które pojawiły się przed współczesnymi ssakami, zwanych dicynodontami” – mówi Ken Angelcic, kurator Field Museum w Chicago i autor artykułu. „To bardzo dziwne zwierzęta”.

Dicinodonty żyły głównie przed erą dinozaurów, od około 270 do 201 milionów lat temu i wahały się od wielkości szczura do wielkości słonia. Współczesne ssaki są ich najbliższymi żyjącymi krewnymi, ale wyglądały bardziej na gady, a dzioby przypominały żółwie. Od ich odkrycia 176 lat temu jedną z ich cech wyróżniających jest para wydatnych kłów w górnej szczęce. Nawet nazwa dicynodont oznacza „dwa zęby psa. „

Naukowcy wpadli na pomysł zbadania pochodzenia psów podczas przerwy na lunch w starożytnych skamielinach. „Siedzieliśmy na polu w Zambii i był dicynodont zęby Wszędzie” – wspomina Whitney. Pamiętam, że Ken zbierał je i pytał, dlaczego nazywa się je psami, ponieważ mają cechy, których nie mają psy. „

Angielczyk dokonał ważnego rozróżnienia: nie wszystkie wystające zęby to technicznie kły, a formacja i wzorce wzrostu zębów mówią nam, czy się liczą. „W tym artykule musieliśmy zdefiniować psa, ponieważ jest to zaskakująco niejasne określenie” – mówi Whitney. Naukowcy ustalili, że aby ząb był psem, musi wystawać poza pysk i musi rosnąć przez całe życie zwierzęcia, a w przeciwieństwie do zębów większości ssaków (włącznie z naszymi) powierzchnie kłów są wykonane z kości słoniowej. z twardej emalii.

Zgodnie z tymi kryteriami słonie, morsy, dziki i morsy mają kły. Jednak inne duże zęby w królestwie zwierząt nie wykonują cięcia. Na przykład zęby gryzoni, chociaż czasami wybuchają i stale rosną, mają pasek szkliwa z przodu zęba, więc nie są liczone.

Niektóre z kłów dicynodontów, które zespół zaobserwował w Zambii, również nie pasowały do ​​definicji psa – były raczej emaliowane niż z kości słoniowej.

Różny skład zębów w porównaniu z kłów daje naukowcom wgląd w życie zwierzęcia. „Emaliowane zęby to inna strategia ewolucyjna niż kły pokryte kością słoniową i jest to kompromis” – mówi Whitney. Zęby szkliwa są mocniejsze niż zębina, ale ze względu na sposób, w jaki zęby rosną w szczęce, jeśli chcesz, aby zęby rosły przez całe życie, nie możesz mieć pełnego pokrycia szkliwem.

Zwierzęta, takie jak ludzie, dokonały ewolucyjnej inwestycji w trwałe, ale trudne do naprawy zęby – gdy nasze dorosłe zęby wyrosną, nie mamy szczęścia, jeśli się złamią. Kły są mniej trwałe niż nasze emaliowane zęby, ale stale rosną, nawet gdy są uszkodzone. To jak kompromis mieć samochód, który jest bardzo niezawodny, ale bardzo trudny do naprawienia, gdy masz problem, w porównaniu z prowadzeniem rakiety, która wymaga częstych napraw, ale jest tanim i łatwym modelem do naprawy przez każdego mechanika.

Różne typy zębów, które wyewoluowały, mogą powiedzieć naukowcom o stresie, z jakim te zwierzęta się zmagają i który mógł wytworzyć te zęby. Zwierzęta z kłami mogą używać ich do walki lub zakorzenienia się w ziemi, narażając je na małe, potencjalnie niebezpieczne urazy zębów szkliwa, które nie rosną stale.

Aby zbadać, czy kły dicynodonta rzeczywiście są psami, naukowcy wycięli cienkie jak papier paski ze skamieniałych zębów 19 okazów dicynodonta, reprezentujących dziesięć różnych gatunków, i zbadali ich strukturę pod mikroskopem. Wykorzystali również tomografię komputerową, aby zbadać, w jaki sposób zęby były przymocowane do czaszki i czy ich korzenie wykazywały oznaki ciągłego wzrostu. Naukowcy odkryli, że niektóre zęby dicynodonta to w rzeczywistości kły, podczas gdy inne, zwłaszcza u wcześniejszych gatunków, były po prostu dużymi zębami. Nie była to ścisła ewolucja od kłów do kłów, chociaż różni członkowie rodziny dicynodontów rozwijali kły niezależnie.

Whitney mówi, że była zaskoczona tym odkryciem. „Spodziewałam się, że w drzewie genealogicznym będzie jeden punkt, w którym wszystkie dysnodonty zaczęły mieć kły, więc pomyślałam, że to bardzo szokujące, gdy widzę, jak kły rozwijają się tak blisko siebie”, mówi.

„Ksy Dicynodonta mogą nam wiele powiedzieć o ewolucji kłów ssaków w ogóle” – mówi Angielczyk. „Na przykład to badanie pokazuje, że niższe wskaźniki wymiany zębów i elastyczne więzadło łączące ząb ze szczęką są niezbędne do ewolucji prawdziwych kłów. Wszystkie te drabiny dają nam lepsze zrozumienie kłów, które widzimy dzisiaj u ssaków ”.

„Dicynodonty były najliczniejszymi i najróżniejszymi kręgowcami na Ziemi tuż przed erą dinozaurów i słyną ze swoich „kłów”. Fakt, że tylko kilka z nich ma prawdziwe kły, a reszta ma duże zęby, jest piękny przykład ewolucji, który możemy udokumentować. Możemy zobaczyć, jak budujemy kły!” – mówi Brandon Peacock, kurator Muzeum Historii Naturalnej w Idaho i jeden z autorów artykułu.

Naukowcy twierdzą, że badanie, które pokazuje najstarszy znany przykład prawdziwych psów, może pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, jak działa ewolucja.

„Ksy ewoluowały wiele razy, co sprawia, że ​​zastanawiasz się, jak – i dlaczego? Mamy teraz dobre dane na temat zmian anatomicznych, które muszą nastąpić w przypadku ewolucji psów dicynodonta. W przypadku innych grup, takich jak świnie lub morsy, jury wciąż nie ma – mówi Christian Sidor, kurator na Uniwersytecie Waszyngtońskim Burke i jeden z autorów artykułu.

„Chociaż są to bardzo dziwne zwierzęta, są pewne rzeczy dotyczące dicynodontów, takie jak ewolucja kły, który mówi nam o ssakach wokół nas dzisiaj – mówi Angielczyk. Poza tym za każdym razem, gdy można powiedzieć, że ssaki nie są wyjątkowe, dicynodonty zrobiły to pierwsze, to dobry dzień. ”