Эмбрионы в глубинах времени полностью

Ряд серия окаменелостей документирует изменения скелетных тканей в самый ранний момент эволюционной истории позвоночных. Происхождение зубов вызывает споры по нескольким причинам. Одна из них — то, что взгляды на эволюционное древо включённых в этот процесс животных, одних из самых примитивных позвоночных, всё ещё не согласованы, и в результате этого возможны альтернативные реконструкции последовательности событий. Фактически, некоторые авторы, основываясь на ревизии анатомии и родственных связей плакодерм, панцирных челюстноротых рыб, которые были очень разнообразны в девонский период, утверждают, что зубы, вероятно, появлялись в процессе эволюции больше, чем один раз.[50] Но перед решением этого вопроса следует обратиться к ещё более фундаментальному вопросу: чем в действительности является зуб? Не удивительно, что, чем глубже мы проникаем в тайну происхождения позвоночных, тем менее чёткими становятся определения. Так происходит из-за того, что не все особенности, например, местоположение зубов в черепе и связанных тканях, возникли одновременно или в форме, существующей у уже изученных ныне живущих видов. У ранних позвоночных не существует чёткого характера распределения зубных тканей. Конодонты, вероятно, обладали эмалью (этот вопрос ещё не решён окончательно), но у других бесчелюстных позвоночных была ткань, называемая энамелоидом.[51] Энамелоид должен был существовать у последнего общего предка челюстноротых позвоночных, и эта и другие зубные ткани появились и стали более сложными в ходе их эволюции.

Другой вопрос заключается в том, связаны ли критерии определения зубов с индивидуальным развитием, или же являются генетическими, или возможны оба варианта; выяснить это можно только по ископаемым остаткам. Мойя Смит и её коллеги сделали важное открытие, касающееся времени и места экспрессии гена sonic hedgehog, известного, помимо всего прочего, как ключевой регулятор индуцирования развития зубов. Исследования ими работы этого гена у кошачьей акулы показали, что, как и у мышей, места экспрессии соотносятся по времени и месту со временем и местом образования зубов и зубных бугров. Факт наличия общего механизма этого процесса у этих отдалённо родственных видов даёт основание полагать, что такой тип гена, отвечающего за развитие, был у последнего общего предка современных челюстноротых позвоночных. Но положение дел тут гораздо сложнее. Как показали Юкка Йернвалл и его сотрудники, зубы являются полигенным образованием, то есть, на форму зуба оказывают воздействие мутации многих генов. Это особенно справедливо для млекопитающих, что иллюстрируют собою мыши, являющиеся в этом отношении классической моделью для исследований и обладающие мутациями более чем тридцати генов, включённых в этот процесс. Генетические механизмы не просты, и между видами должны существовать определённые различия. Эти факторы невозможно изучить непосредственно по окаменелостям.

Типичный зуб позвоночного состоит из тканей, которые происходят из различных зародышевых листков или клеток раннего эмбриона.[52] Две ткани являются самыми основными: эмаль, которая происходит из эктодермы, самого наружного слоя клеток эмбриона, и дентин, который образуется из нервного гребня. Клетки нервного гребня образуются у раннего эмбриона, сосредотачиваясь вдоль дорсальной средней линии нервной трубки в виде цепочки, тянущейся в передне-заднем направлении, и оттуда они мигрируют для образования множества видов тканей, в том числе дентина зубов. Развитие зуба начинается с взаимодействия, образования складок и дифференциации двух слоёв в коже, так же, как в случае чешуй, волос и перьев. Некоторые аспекты развития этих структур гомологичны с точки зрения анатомии, поскольку в их основе лежат общие механизмы развития и генетические основы. Эти механизмы должны присутствовать у животного, которое было последним общим предком видов, обладающих зубами и специализированными особенностями покровов тела, в том числе чешуёй, перьями и волосами.

Ископаемые зубы могут дать некоторые подсказки к распределению во времени событий из истории жизни индивидуума. И не случайно зубы являются предпочитаемым объектом при исследовании онтогенеза. Морфология зубных бугров развивается в направлении от кончика к корню, путём своего рода приращения, напоминающего характер роста раковин моллюсков или рогов жвачных (группа парнокопытных, которая включает коров, жираф и оленей). Последовательность прорезывания зубов также коррелирует с событиями в истории жизни, о чём я говорю в главе 8, касаясь наших человеческих предков.