Зубы демонстрируют удивительное разнообразие как в дикой природе, так и в летописи окаменелостей. У травоядных они, как правило, большие и плоские, а у хищных зубы острые. Эти зубные структуры существуют уже сотни миллионов лет. Несмотря на обилие доступного материала для изучения, научное сообщество еще не пришло к окончательному пониманию их происхождения, что приводит к постоянным дебатам по этой теме.
Важно отметить, что мы имеем в виду именно зубы, заполняющие ротовую полость организмов, например человека. Хотя в природе существуют и другие структуры, способствующие перевариванию пищи, например, те, которые обнаружены у улиток, технически эти структуры не могут быть отнесены к зубам. Зубы, представляющие интерес, состоят из дентина, живой ткани, и покрыты тонким слоем эмали. Хотя они похожи на кость, на самом деле они не являются костью и могут даже не прикрепляться к челюсти. У некоторых позвоночных даже есть зубы в горле.
Давно признано, что зубы — это не просто костные выступы из десен. Однако эти знания не дали однозначных ответов на вопрос об их происхождении. В 19 веке возникла гипотеза, предполагавшая, что зубы произошли от рыбьей чешуи. Хотя на первый взгляд это кажется надуманным, важно подчеркнуть поразительное сходство между зубами и плакоидной чешуей акул и скатов.
Чешуя рыб состоит из изолированных пластинок дентина, покрытых тонким слоем минералов. Примечательно, что гены, ответственные за образование чешуи и зубов, демонстрируют значительное сходство, что предполагает прямую эволюционную связь между ними. Эта широко распространенная гипотеза утверждает, что чешуя впервые появилась как защитный механизм у древних рыб. Со временем небольшая часть этих чешуек возле ротовой области постепенно переместилась внутрь и начала способствовать захвату или пережевыванию добычи. Ископаемые свидетельства подтверждают эту теорию, поскольку зубоподобные чешуйки предшествуют фактическому появлению зубов. Это говорит о том, что эти шкалы, вероятно, появились первыми, независимо от какой-либо последующей трансформации.
Открытие зубов рыбы-пилы, сделанное в 2022 году, еще раз подтверждает эту гипотезу. Ученые, проанализировавшие зубы рыбы-пилы, пришли к выводу, что шипы на ее характерном костном наросте представляют собой чешую, которая приобрела зубоподобные свойства. Хотя это не объясняет исключительно эволюцию резцов, клыков и других типов зубов, это усиливает возможность такой адаптации.
В 1990-х годах ученые, вновь обратившиеся к летописи окаменелостей, предложили альтернативную гипотезу. Эта противоположная точка зрения предполагает, что первоначальные зубы мигрировали наружу, а не внутрь. Ископаемые свидетельства также существуют в поддержку этой гипотезы. Например, вымершие конодонты, напоминавшие современных угрей, обладали зубоподобными структурами еще до появления чешуи. Однако это открытие не отменяет классической гипотезы, поскольку эти выросты не могут быть напрямую связаны с зубами, используемыми сегодня для жевания. Вполне вероятно, что они представляют собой отдельный эволюционный феномен, имеющий сходство.
Наконец, в 2010 году появилась третья гипотеза. Его сторонники выступали против важности определения примата между зубами и чешуей, предполагая, что эти структуры могли развиться независимо от более простых элементов, присутствующих в различных тканях тела. Формулировка этого предположения признает необходимость дальнейшего подтверждения. Следовательно, вопрос о том, откуда на самом деле произошли зубы, остается открытым. Хотя многие учёные склонны придерживаться первой и древнейшей из описанных гипотез, только время даст окончательный ответ.