Биологи выяснили, как глубоководные химеры обзавелись «зубастым» придатком на голове, необходимым для спаривания

❋ 4.1

Усеянный шипами нарост на лбу у самцов глубоководных рыб химер оказался настоящими зубами, растущими вне ротовой полости. Этот орган, аналогов которому не находили ранее, используется для удержания самки во время спаривания.

Биология

# зубы

# зубы акулы

# спаривание

Пойманный самец Hydrolagus colliei с лобной костью тенакулумом на передней части головы / © Gareth J. Fraser, University of Florida

Зубы — сложные структуры, развитие которых представляет собой строго контролируемый генетический процесс. Обычно они растут только в ротовой полости. Идея появления зубов в других частях тела кажется фантастической, хотя и для этого есть биологические предпосылки.

Например, при некоторых редких патологиях развития, таких как тератомы, у людей внутри опухолей могут формироваться полноценные зубы или волосы. Эти случаи показывают, что генетическая программа для создания таких структур существует в организме, но в норме она активна только в строго определенных местах.

В мире животных тоже встречаются странные образования. Глубоководные хрящевые рыбы химеры, или «призрачные акулы», — дальние родственники акул и скатов. У самцов этих рыб на лбу расположен странный булавовидный нарост, который они могут выдвигать из специального углубления.

Этот орган, называемый «тенакулум», покрыт острыми шипами, похожими на зубы. Долгое время оставалось загадкой, чем на самом деле являются эти шипы: настоящими зубами или просто видоизмененными и заостренными чешуйками, похожими на наждачную бумагу, которая покрывает кожу акул.

Ученые исследовали современных химер вида Hydrolagus colliei и ископаемые останки их древнего родственника Helodus simplex, жившего около 315 миллионов лет назад, чтобы изучить этот феномен. Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Компьютерная томография тенакулума взрослой самки пятнистого спинорога, покрытой рядами зубов (радужные цвета) / © Specimen scanned by Karly Cohen; rendering and image by Ella Nicklin

Чтобы изучить строение и развитие тенакулума у современных рыб, применили гистологический анализ и компьютерную томографию. Главной целью было понять, формируются ли «лобные» зубы так же, как и ротовые. Ключевым маркером настоящего зуба служит наличие особой структуры — зубной пластинки. Также генетический анализ показал, что в клетках, формирующих тенакулум, активны те же гены, которые отвечают за развитие зубов во рту.

Исследование ископаемых останков 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.

(A) Частично раздробленный череп Helodus simplex, на котором виден удлиненный тенакулюм с тенакулюмными зубами, расположенными перед небным зубным рядом и при сжатии помещающимися в щель между передними зубами нижней челюсти. (B) тенакулюмные зубные ряды (C) зубной ряд, нёбный и нижнечелюстной, с близко расположенными друг к другу зубными рядами, в которых зубы сменяются от язычного к губному, подобно зубным рядам современных акул и скатов. (D) H. colliei, пятнистая крылатка, с коротким тенакулумом современных химерообразных и зубным рядом. Тенакулум сохраняет наследственные черты, такие как отдельные зубные единицы, что отражает его происхождение от зубного ряда ротовой челюсти, а не от модификации кожных зубчиков. (E и F) Реконструкция H. simplex, демонстрирующая вероятное приподнятое и опущенное положение удлиненного примитивного тенакулюма. / © Karly E. Cohen et.al./PNAS(2025)

В результате ученые подтвердили, что шипы на лбу химер — это настоящие зубы. Они развиваются из зубной пластинки, имеют полость с пульпой и состоят из дентина, как и зубы во рту.

При этом кожные зубчики на других частях тела химер, например на тазовых выростах-класперах, формируются без участия зубной пластинки, как обычная чешуя. Это доказывает их разное происхождение. Исследователи также выявили интересный эволюционный парадокс: современные химеры утратили способность к смене зубов в челюстях, но сохранили ее на лбу.

Это первый детально подтвержденный пример развития настоящих зубов вне ротовой полости у позвоночных. Он демонстрирует, как в нестандартных условиях глубоко под водой эволюция может использовать уже существующие генетические программы для создания совершенно новых органов с неожиданными функциями.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

Автор материалов на стыке разных областей знания — от археологии и палеонтологии до физики и технологий. Интересуется тем, как работает мир, и рассказывает об этом понятно и увлекательно.