Зубы пираньевых рыб оказались по-разному сцеплены в блоки

Пираньи меняют зубы целыми блоками: сначала одну половину челюсти, потом другую. А чтобы зубы выпадали синхронно, они сцеплены хитрыми замками, выяснили американские ученые, проанализировав черепа и гистологические препараты 93 пираньевых рыб. Они обнаружили, что блочная смена зубов встречается не только у хищных пираний, но также у их растительноядных родственников паку. А вот механизмы сцепления зубов между собой у них оказались разными — значит, они появились позже. Работа опубликована в журнале Evolution and Development.

Давно известно, что хищные пираньи способны менять зубы. При этом сбрасывают они их не по отдельности, а целыми блоками: сначала с одной стороны челюсти, потом с другой. Однако до сих пор неясно, зачем рыбам это нужно. Можно предположить, что это как-то связано с их рационом — чтобы вгрызаться в мясо других животных, нужно поддерживать в рабочем состоянии целую линию режущих зубов, а если менять их поодиночке, то кусать добычу будет сложнее. Но, возможно, блочная смена зубов не имеет отношения к хищничеству, а связана с развитием новых зубов — быть может, так им проще развиваться и пробиваться на поверхность.

Чтобы разрешить этот вопрос, Мэтью Колманн (Matthew Kolmann) и его коллеги из Университета Вашингтона изучили черепа 93 особей из разных групп пираньевых рыб — как хищных пираний, так и всеядных, а также их травоядных родственников паку. Черепа исследовали с помощью компьютерной томографии — чтобы определить общую структуру черепа, а также гистологически — чтобы рассмотреть строение тканей челюсти и посредством сканирующего электронного микроскопа — чтобы описать форму отдельных зубов.

Ученые обнаружили, что блочная смена зубов встречается у всех групп пираньевых рыб. При этом правая и левая половина челюсти развиваются в разном темпе: с одной стороны новые зубы могут быть уже готовы к полноценному использованию, а с другой — только в зачаточном состоянии. Этим и объясняется поочередная смена. Таким образом, блочное сбрасывание зубов, скорее всего, появилось еще у предковых пираний и никак не связано с хищничеством.

Затем исследователи обнаружили, что зубы у рыб сцеплены между собой в горизонтальных линиях. Это было и раньше известно для хищных пираний, а вот у паку ученые описали этот феномен впервые. При этом типы сцепления оказались непохожими. У хищников встречался тип «крючок-карман»: один зуб поворачивается и цепляется за впадину другого. У всеядных же рыб ученые обнаружили тип «застежка»: один зуб сверху как бы защелкивается на поверхности второго. У травоядных же зубы сцеплены по типу «подпорка» — один просто примыкает снизу к другому.

Можно было бы предположить, что пираньи сбрасывают зубы целиком из-за того, что они сцеплены замками и не могут отваливаться по одиночке. Однако исследователи предлагают противоположную версию: судя по тому, что у разных групп отличаются типы сцепления, заключают они, горизонтальные сцепки вторичны, а блочная смена появилась раньше. Вероятно, замки нужны для того, чтобы распределить нагрузку по зубам равномерно — тогда они будут изнашиваться синхронно, и в их цепи не будут образовываться «слабые звенья».

Раньше мы уже писали о необычных «зубных» историях у других позвоночных. Например, о том, как ученые обнаружили многослойные зубы у ископаемого трицератопса, а врачи удалили у мальчика опухоль с зачатками аж 526 зубов.

Полина Лосева