Savfiskfossiler tyder på, at tænder sandsynligvis er udviklet fra kropsskæl hos gamle fisk

Forskere har længe diskuteret tændernes oprindelse. Udviklede de sig fra kropsskæl, der vandrede ind i munden på gamle hvirveldyr og blev tilpasset til at spise - en idé kendt som "udefra-ind"-hypotesen? Eller udviklede de sig uafhængigt af skæl, der stammer dybt inde i mundhulen og i sidste ende monteres på kæberne - kendt som "inside-out"-hypotesen? En ny undersøgelse foretaget af videnskabsmænd ved Penn State giver bevis for "udenfor-ind"-hypotesen.

Ifølge hvirveldyr-palæontolog Todd Cook, lektor i biologi, Penn State Behrend, satte holdet sig ikke for at bidrage til debatten om tændernes oprindelse. I stedet studerede han og hans kolleger vævsstrukturen af ​​rostraltænder, som er de takkede pigge, der løber langs de aflange tryner på savhajer og savfisk og bruges til fouragering og selvforsvar. Cook, der er hovedforfatter af undersøgelsen, som vises i september-udgaven af ​​Journal of Anatomy , bemærkede, at savfisk tilhører samme gruppe som skøjter og rokker og er nært beslægtet med hajer.

Holdet undersøgte de forstenede rostrale dentikler af Ischyrhiza mira, en art, der tilhører en uddød gruppe af savfisk, der levede i nordamerikanske farvande i den sene kridtperiode for omkring 100 til 65 millioner år siden. Prøverne var tidligere blevet fundet fra en klippeformation i New Jersey.

"Rostral dentikler menes at være modificerede skæl på grund af deres placering på den aflange snude, og de har en ydre morfologi og udviklingsmønster, der ligner skæl," sagde Cook og forklarede, at ligesom med skæl fundet andre steder på kroppen, for en ny rostral dentikel skal dannes, skal en gammel først falde af og stille en plads til rådighed. "Alligevel vidste man meget lidt om organiseringen af ​​de væv, der udgør rostraltænderne, især det hårde yderste lag kendt som emaljeoid. I betragtning af at rostraltænderne sandsynligvis er specialiserede kropsskæl, antog vi, at emaljoiden i rostraltænderne ville udvise en lignende struktur til emaljeoidet af kropsskæl, som har simpel mikrokrystalorganisering."

For at undersøge den indre mikrostruktur af de fossile rostrale dentikler, håndsektionerede forskerne prøverne, både på tværs - på tværs af bredden - og på langs - på tværs af længden. Dernæst brugte de et scanningselektronmikroskop til at studere histologien – eller den mikroskopiske anatomi – af de rostrale dentikler.

"Overraskende nok var Ischyrhiza miras rostral dentikle-emaljeoid alt andet end simpelt; det var betydeligt mere komplekst end enameloidet af kropsskæl," sagde Cook. "Faktisk lignede den overordnede organisation af emaljeoidet i denne ældgamle savfisk den for moderne hajtandsemaljeoid, som er blevet velkarakteriseret."

Specifikt bemærkede han, at både Ischyrhiza mira rostral-dentikler og moderne hajtænder har en emaljeoidbelægning, der stort set består af fluorapatit-mikrokrystaller pakket sammen i forskellige bundter. Mod den ydre region af emaljeoidet løber disse bundter parallelt med tandens overflade og kaldes "parallel bundtet emaljeoid". Dybere bliver bundterne tilfældigt arrangeret, en region kendt som den "sammenfiltrede bundtede emaljeoid". Endelig passerer gennem disse lag den "radialbundtede emaljeoid", som er sammensat af pakkede mikrokrystaller orienteret vinkelret på tandoverfladen.

Med hensyn til funktion forklarede Cook, at det at have bundter af mikrokrystaller arrangeret i forskellige orienteringer gør det muligt for hajtænder at modstå de mekaniske belastninger forbundet med fodring. Tilsvarende bemærkede han, "Det er sandsynligt, at det bundtede mikrokrystalarrangement af emaljeoidet af Ischyrhiza miras rostrale dentikler også tjente som en måde at modstå mekaniske kræfter."

Det mest overraskende og konsekvensmæssige resultat af denne undersøgelse er imidlertid, at den giver et vigtigt bidrag til den langvarige debat om tændernes oprindelse, sagde Cook. Specifikt forklarede han, "Dette fund giver direkte beviser, der understøtter 'ude-i'-hypotesen, da det viser, at skæl har kapaciteten til at udvikle en kompleks tandlignende emaljeoid uden for munden. Det er mere sparsommeligt at antyde, at skæl producerer en lignende bundtet mikrostruktur i tænder og rostral dentikler end at konkludere, at begge disse strukturer udviklede et lignende emaljeoid uafhængigt." + Udforsk yderligere

Hvalhajer har fundet små tænder omkring øjnene