В живой природе и ископаемой летописи зубы отличаются огромным разнообразием. У травоядных они большие и плоские, а у плотоядных – острые. Они существуют уже сотни миллионов лет. Может показаться, что исследуя настолько обширную базу доступного для изучения материала, представители научного сообщества давным-давно должны были понять, как именно они появились. Однако горячие споры на эту тему ведутся до сих пор.
Надо понимать, что речь идет именно о том типе зубов, которые, в частности, наполняют и людские рты. В природе встречаются и другие структуры для пережевывания пищи, например, у улиток, но формально это вовсе не зубы. Те, что интересуют нас, образованы из живой ткани, именующейся дентином, и покрыты тонким слоем эмали. Они очень похожи на кость, но не кости. Им даже не нужно крепиться к челюсти. У некоторых позвоночных зубы вообще находятся в горле.
О том, что это не кости, выступающие из десен, известно с давних пор, но данный факт никак не помогает понять, откуда они взялись. Ещё в 19 веке была сформулирована гипотеза, предполагающая, что зубы произошли из рыбьей чешуи. Поначалу она может показаться притянутой за уши, однако надо понимать, что они действительно очень похожи на плакоидную чешую акул и скатов.
Мелкие пластинки, покрывающие рыб, изолированы друг от друга и состоят из дентина, обернутого тонким слоем минералов. Кроме того, гены, отвечающие за производство чешуи и зубов, кажутся очень похожими, что позволяет предположить наличие прямой эволюционной связи между ними.
Данная гипотеза, считающаяся сегодня классической, говорит о том, что первой появилась чешуя, которая защищала древних рыб от хищников. Со временем небольшая часть этих пластинок, находившихся около рта морских существ, переместилась внутрь и стала помогать измельчать или захватывать добычу. Ископаемая летопись содержит свидетельства, поддерживающие эту теорию. Так, например, похожая на зубы чешуя начинает встречаться в ней раньше непосредственно зубов. То есть она, по всей видимости, появилась первой, и неважно, произошла ли последующая трансформация или нет.
Еще одно возможное подтверждение этой гипотезы предоставило открытие 2022 года – ученые, изучавшие зубы рыбы-пилы, пришли к выводу, что шипы на её характерном костяном наросте являются чешуей, которая приобрела свойства зубов. Это не говорит о том, что именно эта адаптация привела к появлению клыков, резцов и всего прочего стоматологического ассортимента, но, по крайней мере, свидетельствует о подобной возможности.
В девяностых годах прошлого века ученые, по-новому взглянувшие на ископаемую летопись, выдвинули альтернативную гипотезу, которая предполагает ровно противоположное, то есть «миграцию» появившихся первых зубов наружу. В окаменелостях нашлись подтверждающие её свидетельства.
Вымершие конодонты, напоминавшие современных угрей, обладали похожими на зубы структурами задолго до появления чешуи. Но это открытие не исключает классическую гипотезу, так как эти выросты могут быть не связаны с теми, которыми мы сегодня пережевываем пищу. Возможно, это отдельное явление в эволюции видов, которое только кажется похожим. Кроме того, не лишним будет упомянуть, что местоположение конодонтов на «древе жизни» до сих пор точно не установлено.
Наконец, в 2010 году была сформулирована третья по счету гипотеза. Её авторы предположили, что определять первенство в соревновании зубов и чешуи бессмысленно, так как они могли развиться независимо друг от друга из более простых структур, присутствующих во множестве различных тканей организма.
Здесь все зависело бы от генетических инструкций, полученных в процессе развития. Это предположение тоже числится в ранге «требуется подтверждение», поэтому на данный момент времени вопрос о том, откуда взялись зубы, остается открытым. Большинство ученых по привычке поддерживают первую и самую старую из описанных сегодня гипотез, но каким будет окончательный ответ, покажет только время.