Палеонтологи диагностировали кариес у приматов возрастом 54 миллиона лет
Канадские палеонтологи обнаружили древнейшие следы кариеса у млекопитающих. Проанализировав остатки 1030 примитивных приматов Microsyops latidens возрастом около 54 миллионов лет, исследователи выяснили, что от проблем с зубами страдали 7,48 процента из них. При этом доля особей с кариесом менялась с течением времени. Так, в один из периодов она достигла 17,24 процента, что может указывать на временный переход к диете с большим содержанием фруктов. Как отмечается в статье для журнала Scientific Reports, ранее никто не оценивал распространенность кариеса у представителей ископаемых видов.
Большинство людей хотя бы раз в жизни сталкивались с кариесом зубов. Страдали от него и наши предки. Поскольку основным фактором, повышающим риск кариеса, считается употребление в пищу значительного количества углеводов, у специалистов есть возможность реконструировать рацион древних людей, основываясь на состоянии их зубов. Аналогичная методика подходит и для других видов млекопитающих, в том числе давно исчезнувших. Впрочем, находки ископаемых нечеловеческих зубов со следами кариеса довольно редки и ограничены несколькими вымершими видам медведей, парнокопытных и приматов, включая ранних Homo. Самые ранние из них относятся к среднему миоцену.
Палеонтологи Киган Селиг (Keegan R. Selig) и Мэри Силкокс (Mary T. Silcox) из Торонтского университета решили больше узнать о распространенности кариеса у древних млекопитающих. Они сосредоточили внимание на примитивном примате Microsyops latidens. Этот мелкий представитель группы Plesiadapiformes обитал на западе Северной Америки в раннем эоцене, около 54 миллионов лет назад. Предполагается, что он весил примерно 670 грамм, вел древесный образ жизни и был всеядным, хотя основу его рациона составляли фрукты и листья.
Специалисты регулярно находят фрагменты челюстей и, реже, отдельные зубы M. latidens в ископаемых отложениях бассейна реки Бигхорн в американском штате Вайоминг (при этом о строении скелета данного вида известно немного). Благодаря этому у Селиг и Силкокс появилась возможность на большой выборке исследовать, насколько часто эти приматы страдали от кариеса. Для своей работы ученые отобрали ископаемые образцы, принадлежавшие 1030 особям M. latidens. Временной диапазон выборки охватил 544 тысячи лет.
Селиг и Силкокс внимательно осмотрели ископаемые зубы в поисках следов кариеса и провели их анализ с помощью микрокомпьютерной томографии. Ученых интересовали такие признаки, как округлые повреждения в эмали и дентине, участки с повышенной плотностью дентина, а также повреждения в труднодоступных местах, куда животное не могло добраться языком.
В общей сложности исследователям удалось выявить кариес у 77 особей, что составляет 7,48 процента от выборки. Для сравнения, среди современных шимпанзе и бонобо (Pan) от кариеса страдает восемь процентов особей, а среди тамаринов (Saguinus) — 9,3 процента. Все пораженные кариесом зубы M. latidens были предкоренными и коренными; впрочем, авторы признают, что клыки и резцы были слабо представлены в выборке. Кроме того, во всех случаях кариес развивался на жевательной поверхности зубов и никогда — между зубами. В отличие от современных нечеловеческих приматов, у которых кариес возникает в основном на сточенных или сколотых участках зубов, у M. latidens все случаи кариеса были первичными, то есть появились на здоровой поверхности зуба.
Доля M. latidens с поврежденными зубами меняется при переходе от одного слоя отложений к другому. В слое, расположенном в 505-524 метрах относительно дна разреза, она достигает максимума: 17,24 процента. По мнению авторов, в период времени, который соответствует данному слою, M. latidens включали в рацион больше фруктов, что плохо сказалось на здоровье их зубов.
Эта идея согласуется с результатами еще одного, пока неопубликованного исследования команды, посвященного зубам данного вида. В ходе него специалисты обнаружили в слое, расположенном в 525-544 метрах относительно дна разреза, который соответствует более позднему периоду времени, несколько образцов зубов нетипичной формы и предположили, что они указывают на временный сдвиг рациона в сторону большего употребления фруктов, вероятно, вызванный климатическими колебаниями. Доля страдающих от кариеса особей в данном слое также оказалась выше средней и составила 12,5 процента.
Судя по всему, сначала приматы перешли на диету с более значительным содержанием фруктов, что привело к росту заболеваемости кариесом (что отражено в слое, расположенном в 505-524 метрах относительно дна разреза), а спустя какое-то время изменилась и морфология их зубов (это заметно по находкам в слое, расположенном в 525-544 метрах относительно дна разреза). Впрочем, за исключением данного сдвига, продолжавшегося десять-двадцать тысяч лет, в целом рацион M. latidens оставался относительно стабильным на протяжении тысячелетий.
Селиг и Силкокс отмечают, что им удалось не только обнаружить самые древние признаки кариеса у млекопитающих, но и впервые в истории палеонтологии оценить распространенность данного заболевания среди целого вида. Исследователи надеются, что результаты их работы помогут больше узнать о рационе и образе жизни давно вымерших животных.
Из нашего материала «Возвращение зубов» вы можете больше узнать о том, почему человеческие зубы так уязвимы к кариесу, можно ли вырастить зуб в пробирке и как заставить челюсть производить новые зубы.
Сергей Коленов
Эти беспозвоночные жили на планете в кембрийском периоде
Ученые нашли предков тихоходок. Ими оказались беспозвоночные из группы Luolishaniidae, которые жили на земле в кембрийском периоде. Эти существа напоминали современных тихоходок строением ротового аппарата и конечностей. Однако в телах луолишаниид было больше сегментов, а конечности были длиннее. Как отмечается в статье для журнала Proceedings of the National Academy of Sciences, тихоходки в процессе эволюции становились все более мелкими, из-за чего им пришлось пожертвовать частью сегментов тела и длинными конечностями. Тихоходки (Tardigrada) давно привлекают внимание ученых благодаря способности выживать в экстремальных условиях, например, под воздействием высоких доз радиации или при очень низких температурах. Однако о происхождении этих необычных существ до сих пор известно немного. Предполагается, что их предками были кембрийские морские беспозвоночные лобоподы (Lobopodia), напоминавшие червей с мягким телом и короткими конечностями, такие как галлюцигения (Hallucigenia). Помимо тихоходок, от лобопод, вероятно, произошли членистоногие (Arthropoda) и онихофоры (Onychophora). Команда специалистов, которую возглавил Тхэ-юн Пак (Tae-Yoon S. Park) из Корейского института полярных исследований, решила выяснить, как тихоходки приобрели характерный план строения, который включает четыре пары конечностей с коготками на концах и выстланную кутикулой глотку. Простое изучение ископаемых тихоходок не дает ответа на этот вопрос, поскольку они очень скудно представлены в палеонтологической летописи. Древнейший организм, который можно отнести к этой группе, жил в среднем кембрии. Однако он вел паразитический образ жизни — а значит, строение его тела было узко специализированным и сильно отличалось от предкового. А тихоходки Milnesium swolenskyi, Beorn leggi и Paradoryphoribius chronocaribbeus из мелового и миоценового янтаря уже сильно напоминали современных. Пак и его коллеги собрали сведения о строении тела 40 видов тихоходок (включая три вымерших вида, известных по инклюзам в янтаре), всех кембрийских лобопод и ряда видов членистоногих и онихофор. В первую очередь авторов интересовало устройство ротового аппарата, конечностей и покровов. В результате выяснилось, что у тихоходок и лобопод много общих анатомических черт. Среди них кутикулярные чувствительные органы вокруг рта, парные выросты в средней части головы, дифференциация конечностей на два типа, наличие когтей и присутствие заостренных частей в ротовом аппарате. Кроме того, мышцы тихоходок и лобопод крепятся похожим образом. Таким образом, многие характерные признаки тихоходок унаследованы ими от лобопод. В классе Eutardigrada больше всего предковых черт сохранил род Milnesium, а в классе Heterotardigrada — род Coronarctus. У представителей обоих этих родов удлиненное тело, отсутствуют кутикулярные пластинки на сегментах тела, а на конечностях нет пальцев, так что когти крепятся к ним непосредственно. Ранее самыми примитивными тихоходками считались представители семейства Stygarctidae. На следующем этапе Пак с соавторами построили филогенетическое древо тихоходок. Так им удалось выяснить, что наиболее вероятными предками этих беспозвоночных были лобоподы из клады Luolishaniidae, которые жили на планете в кембрийском периоде и обладали пятью-шестью парами конечностей. На близкое родство двух этих групп указывают такие общие признаки, как сходные ротовые придатки и наличие двух типов конечностей. Впрочем, некоторые черты строения тихоходок заметно изменились по сравнению с предками. Например, если конечности луолишаниид были длинными, то у тихоходок они стали намного короче, вероятно, из-за потери гена dachshund. А от девяти-шестнадцати сегментов тела, характерных для представителей группы Luolishaniidae, у их потомков осталось лишь четыре. По мнению Пака и его коллег, тихоходки утратили средние сегменты тела, соответствующих груди и части брюшка насекомых. Вероятно, укорочение конечностей и всего тела связано с миниатюризацией этих беспозвоночных. Ранее мы рассказывали о том, как биологи из Техасского университета проверили на нейронах крыс белок Dsup, который отвечает за радиационную защиту тихоходок. В прошлых работах на клетках эмбриональных почек человека это вещество защищало цепи ДНК от повреждений, но в головном мозге млекопитающих повело себя с точностью до наоборот. После внедрения гена Dsup в нейронах быстро появлялись признаки необратимого повреждения, а риск гибели клеток повышался.