Вечно зубастые
У динозавров зубы росли всю жизнь, сменяясь по мере износа (исключение составляли беззубые формы. 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 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 зубы сменялись примерно каждые три месяца, у позднепермских тероцефалов и горгонопсов новые клыки вырастали не меньше четырех раз за жизнь, а у раннетриасового цинодонта тринаксодона 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 зубов, которая отличает млекопитающих от всех прочих позвоночных, и точная окклюзия верхних и нижних зубов, требуемая для жевания. 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.
Анна Новиковская, Элементы.