你可能不認為自己是鱗狀生物，但你嘴唇後方的硬化結構可能另有說法。一項針對世界上最奇怪的動物之一——鋸鰩的新分析——支援了牙齒最初出現在大約 4 億年前古代魚類的身體鱗片遷移到它們的嘴裡時這一觀點。
早期的牙齒為有頜魚類提供了主要的進化推動力。“如果你在進食，除非你在吸入非常小的浮游生物類物質，否則能夠抓住口中的物體絕對是有優勢的，”瑞典烏普薩拉大學的古生物學家 Per Ahlberg 說，他沒有參與這項新研究。 咬合是向前邁出的一大步；Ahlberg 指出，咀嚼是後來才出現的。芝加哥大學古生物學家 Yara Haridy 也未參與這項研究，他說，現在所有有牙齒的動物——從鱒魚到人類再到鱷魚——似乎都起源於同一群有頜魚。
但科學家們對於最早的牙齒的來源存在衝突的觀點。由礦化組織（如牙本質或牙釉質）製成的堅硬、保護性的身體鱗片可能已遷移到口腔中——這一假設被稱為“由外而內”。或者，牙齒可能是在內部發育的，來自與鰓相同的組織，這一假設被稱為“由內而外”。發表在《解剖學雜誌》上的這項新的鋸鰩研究為“由外而內”的起源提供了新的證據。
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該研究的作者收集了來自已滅絕的鋸鰩物種 Ischyrhiza mira 的化石，該物種生活在大約 7000 萬年前。他們分析了化石的吻部小齒，即從鋸鰩吻部兩側伸出的尖刺，以幫助覓食和自衛。吻部小齒看起來像牙齒，但實際上是專門的身體鱗片。
與之前對已滅絕和現存鋸鰩的研究不同，這項研究探測了鱗片堅硬外層（稱為釉質樣層）的內部結構。“它基本上是[牙齒]牙釉質的原始形式，”Haridy 說。
當研究人員用砂紙和酸刮掉這些鱗片的外層，然後在掃描電子顯微鏡下觀察它們時，他們對發現的複雜程度感到震驚。賓夕法尼亞州立大學古生物學家 Todd Cook 是這項新研究的主要作者，他說，科學家們原本期望看到像許多其他身體鱗片那樣的均質結構。 但相反，他們看到了抵抗機械應力的微晶的獨特區域。“事實上，釉質樣層的整體組織類似於現代鯊魚牙齒，”Cook 說。
儘管吻部小齒本身並沒有變成牙齒——鋸鰩的祖先已經有牙齒了——但這一發現表明，像魚身體表面的鱗片這樣的結構具有進化出類似牙齒的內部結構的能力，並且它們可能至少在以前這樣做過一次。Cook 說，如此相似的結構不太可能從非常不同的內部喉嚨組織中獨立發展出來。
“這一發現支援了‘由外而內’的觀點，”比利時根特大學的進化發育生物學家 Ann Huysseune 說，她沒有參與這項研究。“但我並不感到驚訝——這只是支援該觀點的眾多論據之一。”
Ahlberg 指出，動物形成鱗片的外層身體組織在其嘴部附近的某個位置與內部組織相遇。但是，在古代魚類中，兩者之間的確切邊界很難確定——而這個邊界的位置是理解哪種型別的組織首先產生牙齒的關鍵。化石無法儲存大多數軟組織，因此研究人員只能推斷出此類組織的特性或檢查當今的等效物。例如，Huysseune 研究現代斑馬魚的嘴，以更好地瞭解牙齒的形成和起源。
對於 Ahlberg 來說，很明顯外部組織可以產生複雜的、類似牙齒的鱗片。鋸鰩研究是該機制在起作用的生動例子。但是，內部喉嚨組織或靠近嘴部的混合內部-外部組織可以做同樣的事情嗎？Ahlberg 說，這仍然不確定。
“由內而外”假說的支持者說，答案是肯定的。Haridy 說，有一段時間，該小組的主要證據是一組鰻魚狀生物，它們顯然在喉嚨和嘴巴中發育出礦化的牙齒狀結構——但在身體的其他任何地方都沒有。20 世紀 90 年代和 21 世紀初發表的幾篇論文使用這些鰻魚作為“由內而外”思想的基石，但後來的研究表明，這些結構是該譜系獨有的，並且與脊椎動物的牙齒無關。目前，科學家們繼續尋找早期原牙的現代類似物和化石化例子。
Ahlberg 說，確定牙齒的起源可能不會立即以任何實際方式改善我們的生活——儘管他提到了一個假設的遙遠未來的情景，即人類學會像大多數非哺乳動物那樣持續再生牙齒。“但我認為，瞭解我們的身體是如何形成的，這本身就很有趣，”他說。“這是我們居住的奇特事物，它有非常漫長而奇怪的歷史的證據。”