Вечно зубастые

На фото — фрагмент верхней челюсти дасплетозавра, близкого родственника знаменитого тираннозавра, жившего в позднем меловом периоде. Длинные, похожие на заостренные бананы зубы, характерные для тираннозаврид, видны на разных стадиях роста — одни длиннее, другие короче. А на переднем плане можно заметить зуб, едва выглядывающий из кости.

У динозавров зубы росли всю жизнь, сменяясь по мере износа (исключение составляли беззубые формы, см. Берта Леопольдиновна, где ваши зубы?, «Элементы», 02.12.2021). Например, у того же дасплетозавра новый зуб отрастал взамен утраченного примерно за два года. Кстати, в этом отношении «ужасные ящеры» не одиноки: зубы постоянно меняются у большинства современных позвоночных, от акул до крокодилов, ящериц и змей.

Такие животные называются полифиодонтными (см. Polyphyodont). Новые зубы формируются у них в челюсти из стволовых клеток зубной пластинки (см. Dental lamina).

Череп тираннозавра из Американского музея естественной истории (экспонат AMNH 5027). Видно, что все зубы в обеих челюстях — разного размера. Фото с сайта commons.wikimedia.org

У млекопитающих зубная пластинка разрушается после формирования зубного ряда, а вот у большинства других позвоночных сохраняет активность до самой смерти. У крокодиловых, например, каждый зуб в челюсти за время жизни может смениться около 50 раз, так что крупные особи наподобие знаменитого Густава (см. картинку дня Крокодил Густав — «дьявол Бурунди») оставляют за собой сотни выпавших зубов!

На этой фотографии среза челюсти крокодила хорошо видно, как новые зубы начинают расти между корнями или в основании старых зубов. Если зуб будет потерян, новый вырастет за считаные дни. Фото © Markus Bühler с сайта nerdist.com

Среди млекопитающих тоже есть те, у которых зубы в течение жизни могут сменяться несколько раз. В их число входят ламантины и дюгони, слоны (сирены и хоботные, кстати, родственники), а также кенгуру. Одному из скальных валлаби, Petrogale concinna, особенно повезло: у него зубы прорезываются до глубокой старости. У слонов зубы в течение жизни неоднократно заменяются новыми, растущими дальше по челюсти и смещающими старые зубы вперед. Однако, в отличие от крокодила, число таких замен не бесконечно: за всю жизнь у слона сменяется до шести наборов зубов, причем последние остаются до конца его дней.

Есть и такие млекопитающие, у которых зубы не меняются вообще, например грызуны, ластоногие и китообразные. Это монофиодонтные животные (Monophyodont), то есть первый же прорезавшийся набор зубов служит им всю жизнь. Но большинство других млекопитающих — рукокрылые, копытные и приматы, включая человека, — дифиодонтные (Diphyodont), то есть за всю жизнь смена зубов происходит у них лишь однажды, с молочных на постоянные.

При этом, что самое обидное, предки млекопитающих, синапсиды, были вполне полифиодонтными. Например, у раннепермского диметродона (см. картинку дня Под парусом на суше) зубы сменялись примерно каждые три месяца, у позднепермских тероцефалов и горгонопсов новые клыки вырастали не меньше четырех раз за жизнь (см. На берегах Волги найдены два новых хищных звероящера пермского периода, «Элементы», 07.08.2019), а у раннетриасового цинодонта тринаксодона (см. картинку дня Товарищи по несчастью из раннего триаса) заклыковые зубы могли смениться до трех раз. Но уже у позднетриасового синоконодона, который относится к маммалиаморфам (Mammaliamorpha) — эта клада включает млекопитающих и продвинутых цинодонтов, — зубы сменялись лишь однажды, с молочных на постоянные, и с тех пор эта особенность распространилась почти на всех млекопитающих.

На обоих рисунках изображена нижняя челюсть раннетриасового цинодонта галезавра (Galesaurus): вверху — челюсть молодого животного, внизу — челюсть взрослого. Как видно, резцы и заклыковые зубы у галезавров менялись всю жизнь (оранжевым закрашены замещающие зубы, синим — корни выпавших), а вот смена клыков по достижении зрелости останавливалась. Рисунки из статьи: L. A. Norton et al., 2020. Tooth replacement patterns in the Early Triassic epicynodont Galesaurus planiceps (Therapsida, Cynodontia)

Почему же предки большинства млекопитающих отказались от такой замечательной возможности — никогда не беспокоиться о выпавших зубах? Тому может быть несколько причин, и одна из них — особенности нашего роста. Поскольку те же крокодилы растут всю жизнь, даже полностью здоровые зубы рано или поздно станут им слишком малы, так что приходится регулярно обновлять весь зубной ряд. А вот млекопитающие переживают бурный период роста только в молодости, так что постоянные зубы, которые заметно крупнее молочных, обычно идеально вписываются в челюсть взрослого животного.

Еще одна важная причина — та самая дифференцированность и точная окклюзия зубов, которая отличает млекопитающих от большинства других позвоночных и позволяет им эффективно пережевывать пищу. Попробуйте-ка эффективно жевать с дыркой в челюсти — это не легче, чем резать жесткую ткань выщербленными ножницами! Крокодилу такое смыкание не требуется: как и большинство рептилий, он только хватает, рвет и глотает пищу, не жуя, — а вот млекопитающему без него не обойтись.

Жаль, конечно, что мы не полифиодонтный вид. Возможно, в будущем люди научатся выращивать дополнительные наборы зубов, как акулы, — исследования в этой области ведутся (см., например, это и это). Но пока надо исходить из того, что наши зубы — не одноразовые пластиковые вилки, а дорогой набор серебряных приборов, идеально приспособленный для поедания пищи и требующий соответственного ухода.

Фото из Твиттера Королевского Тирелловского палеонтологического музея.

Анна Новиковская