Древние гигантские акулы иногда получали по зубам от своей добычи
К тому же покрытые эмалью зубы отличаются завидной прочностью, а потому редко отражают проблемы со здоровьем своего владельца. Но недавно в руки американских ученых попал странно выглядящий зуб гигантской доисторической акулы мегалодона: коронку этого зуба пополам рассекает глубокая борозда. Изучая необычную находку и сравнивая ее с такими же патологически неправильными зубами других акул, исследователи установили, что скорее всего речь идет о травме, полученной при охоте.
Рис. 1. Сравнение нормальных (слева) и деформированных зубов мегалодона и современной тупорылой акулы: как видно, зубной болью акулы страдали раньше и страдают поныне.
Фото © Matthew Zeher с сайта phys.org
Патологии «двойного зуба» хорошо известны на примере млекопитающих, в основном — людей (S. Hunasgi et al., 2017. A Rare Case of Twinning Involving Primary Maxillary Lateral Incisor with Review of Literature). Такие странные зубы формируются либо путем расщепления одного зуба на две части, либо, напротив, путем слияния двух соседних зубов. Эти патологии не исключают друг друга и, хотя и редко, могут возникать в тандеме: такие случаи известны у людей и кошек (M. Aldred et al., 2011. Gemination, fusion and confusion — unravelling a developmental dental anomaly, F. J. M. Verstraete et al., 1996. The dental pathology of feral cats on marion island, part I: congenital, developmental and traumatic abnormalities).
Чаще всего двойные зубы (рис. 2) формируются путем геминации, то есть частичного разделения одного зубного зачатка: подобные патологии известны не только у людей, но и у различных хищных, ластоногих, китообразных, насекомоядных и грызунов. Зарегистрирована геминация зубов и у некоторых вымерших млекопитающих — эоценовых корифодона (Coryphodon) и эктоциона (Ectocion), а также плейстоценового шерстистого мамонта (Mamutthus primigenius) (см. S. G. Lucas, R. M. Schoch, 1987. Paleopathology of Early Cenozoic Coryphodon (Mammalia; Pantodonta), K. D. Rose, B. H. Smith, 1979. Dental Anomaly in the Early Eocene Condylarth Ectocion, J. Burns et al., 2003. An extraordinary woolly mammoth molar from Alberta, Canada). Реже наблюдается двойникование, или шизодонтия, когда происходит полное разделение одного зубного зачатка и формирование двух «зубов-близнецов». Объединение же двух зубов в один может происходить путем слияния (полного или частичного сращения эмали и/или дентина в процессе развития) или конкресценции (сращения цемента или дентина после завершения развития зуба).
Рис. 2. Схематичное изображение известных зубных патологий на примере человеческого резца. Слева направо: нормальный зуб; геминация (gemination) и двойникование (twinning), при которых два зуба развиваются из одного; слияние (fusion) и конкресценция (concrescence), при которых два зуба объединяются в один.
Рисунок из обсуждаемой статьи в PeerJ
К сожалению, за пределами класса млекопитающих патология «двойных зубов» практически не известна: сообщалось лишь о единичных случаях этой аномалии у некоторых динозавров (A. R. Fiorillo, R. A. Gangloff, 2001. Theropod teeth from the Prince Creek Formation (Cretaceous) of northern Alaska, with speculations on Arctic Dinosaur paleoecology; G. M. Erickson, 1995. Split Carinae on Tyrannosaurid Teeth and Implications of Their Development), а также нескольких сросшихся зубах различных видов акул, самым древним из которых является зуб леонодуса (Leonodus) — примитивной акулы девонского периода (H. Botella, 2006. The oldest fossil evidence of a dental lamina in sharks). Поскольку зубы акул в подавляющем большинстве случаев находят по отдельности, а не в виде цельного зубного ряда, диагностирование их патологий серьезно затруднено, так как ученые просто не могут понять, каким образом развился странный зуб и где в челюсти он располагался. В связи с этим патологии зубов акул не могут корректно сравниваться с таковыми у млекопитающих, и чаще всего они рассматриваются феноменологически, без привязок к филогении и этиологии.
В недавней работе ученые из Университета Северной Каролины и Музея естественных наук Северной Каролины рассмотрели патологические «двойные зубы» двух видов кайнозойских акул: тупорылой акулы (Carcharhinus leucas), чей вид, возникший еще в позднем миоцене, до сих пор населяет тропические и субтропические воды всех океанов, и мегалодона (Otodus megalodon), гигантской акулы, вымершей в раннем плиоцене. Два этих вида относятся к разным отрядам акул (тупорылая акула — к кархаринообразным, мегалодон — к ламнообразным), так что родственники они друг другу не больше, чем кошка и лошадь. Тупорылая акула обычно не перерастает трехметровую отметку, но из-за своей привычки заходить в речные русла (одну такую рыбу обнаружили у города Икитос, который стоит на берегу Амазонки в 4000 километрах от устья) или вообще поселяться в пресных озерах представляет серьезную угрозу для человека. Мегалодон же — один из крупнейших известных видов акул: его длина оценивается в диапазоне от 10,5 до 18 метров (в среднем — около 14–15 метров), и это был, вне всяких сомнений, доминирующий хищник в своих экосистемах, конкуренцию которому могли составить разве что «макрорапториальные кашалоты» (Macroraptorial sperm whales), гигантские хищные киты. Что примечательно, зубы этих акул можно без особого труда различить по внутреннему строению: для зубов кархаринообразных акул характерен ортодонтный гистотип (в их пульпе есть пустые полости), а для ламнообразных — остеодонтный (полости в их пульпе заполнены остеодентином).
Рис. 3. Сравнение размеров мегалодона (серый силуэт, длина около 13 метров; реконструирован как кархаринообразная акула), белой акулы (белый силуэт, 6,5 метра в длину) и человека (черный силуэт). Обратите внимание, что тупорылая акула должна быть вдвое меньше белой.
Рисунок © Lutz Andres с сайта fossilguy.com
Всего авторы изучили три «двойных зуба»: один из них, образец NCSM 33639, длиной почти 11 сантиметров, принадлежал мегалодону, а еще два, NCSM 33640 и NCSM 33641, — современной тупорылой акуле. Чтобы понять, какой тип патологии наблюдается в случае каждого зуба, ученые сравнивали их внешнее и внутреннее строение (данные о котором они получили методами компьютерной томографии) со строением нормальных зубов соответствующих видов.
При изучении зубов мегалодона исследователям впервые удалось выявить структуру периферических сосудов, чего в предыдущих работах сделать не удавалось из-за недостаточно хорошего разрешения. В целом рисунок сосудов в зубах мегалодона аналогичен рисунку в зубах ранее исследованных палеозойских акул: имеются крупные восходящие сосуды и сеть мелких периферических. Главное отличие между нормальным и патологическим зубами заключалось в количестве крупных восходящих сосудов: в обычном зубе их было два, а в «двойном» — целых шесть. Возможно, это говорит о слиянии двух или даже трех зубов в один, произошедшем на ранней стадии развития. Что касается «двойных зубов» тупорылой акулы, то в них не было обнаружено столь большого количества сосудов, хотя полость в пульпе двойная, а не одинарная: возможно, это говорит о расщеплении одного зуба надвое, произошедшего после его полного формирования.
Рис. 4. Внутреннее строение патологического (A–D) и нормального (E–H) зубов мегалодона: A–C и E–G — 3D-модели зубов, D и H — томографические срезы. Восходящие сосуды выделены синим, периферические — желтым. Пунктирной линией обозначено положение томографического среза. Длина масштабных отрезков — 5 см.
Рисунок из обсуждаемой статьи в PeerJ
Впрочем, есть и еще одна причина, которая могла бы привести к формированию таких странных зубов: травма, полученная на охоте. Во всяком случае, у современных акул патологии зубов чаще всего рассматриваются именно как результат повреждения при взаимодействии с пищей (M. A. Becker et al., 2007. Pathologic tooth deformities in modern and fossil chondrichthians: a consequence of feeding-related injury). Возможно, это связано с недостаточной изученностью патологий зубов у не-млекопитающих в принципе, что затрудняет точную диагностику подобных аномалий. Тем не менее, хотя функции и форма зубов у позвоночных сильно различаются, их внутренняя структура и морфогенез, а также их генетическая основа должны быть схожи у всех современных позвоночных, поэтому данные, полученные на млекопитающих, можно в ограниченной мере применять и к доисторическим акулам (A. S. Tucker et al., 2014. Evolution and developmental diversity of tooth regeneration).
Вполне возможно, что мегалодон и тупорылая акула действительно «заработали» свои расщепленные зубы из-за травмы: во всяком случае, известны примеры образования «двойного зуба» у тигровой акулы (Galeocerdo cuvier) и сквозного прокола зуба белой акулы (Carcharodon carcharias) из-за неудачной охоты на ската и повреждения пасти его хвостовой иглой (E. W. Gudger, 1937. Abnormal dentition in sharks, Selachii; G. Hubbell, 1996. Using Tooth Structure to Determine the Evolutionary History of the White Shark). В рацион тупорылой акулы входят многие виды потенциально опасных животных (например, скаты и морские ежи), а мегалодон, хоть и считается охотником преимущественно на крупных млекопитающих, вполне мог кормиться морскими черепахами и рыбой, среди которых попадаются довольно агрессивные (O. A. Aguilera et al., 2008. Giant-toothed white sharks and cetacean trophic interaction from the Pliocene Caribbean Paraguaná Formation). В частности, марлины, составляющие часть рациона некоторых современных акул, порой способны сами травмировать нападающую хищницу или даже убить ее. Примечательно, что остатки марлинов и не менее опасных скатов-орляков, среди которых встречаются виды с ядовитым шипом у основания хвоста, известны из отложений, где были найдены зубы мегалодона, так что вполне возможно, что величайшая акула всех времен время от времени получала сдачи от потенциальной жертвы!
Рис. 5. Акулы вообще неразборчивы в выборе пищи: этих темноперых серых акул (Carcharhinus amblyrhynchos) не смутила даже приманка из рыбы крылатки (Pterois), укол спинных плавников которой ядовит.
Фото © Antonio Busiello с сайта washingtonpost.com
Таким образом, исследование аномальных зубов акул не только позволяет нам судить об их патогенезе, но и приоткрывает завесу над пищевым поведением этих животных, которые, несмотря на свою славу беспощадных морских хищников, время от времени могли сталкиваться с добычей, которая, в прямом смысле этого слова, была им не по зубам.
Источник: Harrison S. Miller, Haviv M. Avrahami, Lindsay E. Zanno. Dental pathologies in lamniform and carcharhiniform sharks with comments on the classification and homology of double tooth pathologies in vertebrates // PeerJ. 2022. DOI: 10.7717/peerj.12775.
Анна Новиковская, Elementy.