你知道吗?牙齿的出现,是脊椎动物演化史上最伟大的进步之一。 如果没有牙齿,很难想象生命将会变得多么羸弱。作为有颌脊椎动物体内最坚硬的器官,牙齿自从第一次出现,就在亿万年的演化史中被保留了下来。那么,牙齿是从哪里来的呢? 在回答这个问题之前,先让我们重新认识一下牙齿。 你真的了解牙齿吗? 我们通常所说的牙齿,是长在颌骨上的一种坚硬的钙化组织,主要包含 3 层基本结构:最里面是牙髓腔,包含着牙神经和血管,中间是一层齿质,齿质上面则由一层又白又亮的釉质覆盖,极其坚硬,对牙齿起着保护作用。 世界上的第一颗牙齿 从鲨鱼到人类,所有的现代脊椎动物都有非常整齐且对称的牙齿,并且有相同的牙齿替换模式,即新的牙齿从颌内侧长出来并向外移动以取代旧的牙齿。 然而,硬骨鱼类(包括了鳄鱼、恐龙、翼龙、狗、人类等陆地脊椎动物)的牙齿和以鲨鱼为代表的软骨鱼类的牙齿之间有一些差异,例如:在所有硬骨鱼类中,牙齿总是附着在颌骨上,而鲨鱼没有硬骨,它们的骨骼都是由软骨构成的,以至于身上的鳞片和嘴里的牙齿都直接嵌入在皮肤里;此外,硬骨鱼通过溶解掉牙基来实现牙齿的脱落,而鲨鱼只是简单地通过将磨损的牙齿从皮肤上脱落完成牙齿替换。 硬骨鱼类和软骨鱼类牙齿之间的这些相似性和差异性引发了许多关于牙齿起源的问题,例如:如此有序的牙齿替换系统是在什么时候演化出来的?鲨鱼和硬骨鱼,谁的牙齿附着状态更加原始? 2022 年 9 月,《自然》杂志以封面文章的形式发表了中国科学院古脊椎动物与古人类研究所朱敏院士团队在贵州石阡志留系溶溪组中发现的 4.39 亿年前的有颌类化石库。 该研究团队在从野外采回的近 4 吨鱼类微体化石样品中,挑选出了 23 枚有颌类牙齿标本。通过高精度 CT、三维复原以及组织学切片等技术手段,发现这些牙齿属于 4.39 亿年前的双列黔齿鱼。 牙齿起源的两个假说 既然搞清楚了牙齿出现的大概时间,那牙齿又是如何起源,又是如何变成了现在的样子呢? 目前,学术界对于牙齿的起源有两种假说,分别是“由内而外”假说和“由外而内”假说。 那么究竟哪种假说才是正确的呢? 到底是鱼鳞还是牙齿? 结语 参考文献 [1] García-López, S. and Sanz-López, J. 2002. Devonian to Lower Carboniferous conodont biostratigraphy of the Bernesga Valley section (Cantabrian Zone, NW Spain). In García-López S. and Bastida F. (eds.), Palaeozoic conodonts from northern Spain. Eight International Conodont Symposium held in Europe. Publicaciones del Instituto Geológico y Minero de España (Serie: Cuadernos del Museo Geominero, 1), Madrid: 163-205. [2] 曲冰, 汪静, 潘超, 周笑辉, & 潘澜澜. (2011). 仿鲨鱼皮表面微结构材料制备的研究. 大连海洋大学学报, 26(2), 3. [3] Sparks, K.J. 2013. Encyclopaedia Britannica. Encyclop©Œdia Britannica, Incorporated. [4] 盖志琨,朱敏. 2018.无颌类演化史与中国化石记录.上海科学技术出版社. [5] De Iuliis G., Pulerà D.. 2007. The dissection of vertebrates. Academic press. [6] Vaškaninová V, Chen D, Tafforeau P, et al. 2020. Marginal dentition and multiple dermal jawbones as the ancestral condition of jawed vertebrates. Science,369(6500): 211-216. [7] Qu Q, Haitina T, Zhu M, et al.2015. New genomic and fossil data illuminate the origin of enamel. Nature,526(7571): 108-111. [8] Potter I C, Gill H S, Renaud C B, et al. 2015. The taxonomy,phylogeny, and distribution of lampreys[M]//Docker M F. Lampreys: Biology, Conservation and Control: Volume 1. Dordrecht: Springer Netherlands: 35—73. 策划制作 出品丨科普中国 作者丨山显任 盖志琨 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所 监制|中国科普博览 责编丨杨雅萍 |
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