摘要：新的研究表明，牙本质是将感觉信息传递到果肉内神经的牙齿内层，首先演变为古老鱼类装甲外骨骼中的感觉组织。...
任何曾经通过牙齿清洁蠕动的人都可以告诉您牙齿的敏感性。当我们咬人并咀嚼食物时，这种敏感性给出了有关温度，压力和疼痛的重要反馈。但是，硬搪瓷内部的敏感部分首先进化为完全不同的东西。
芝加哥大学的新研究表明，牙本质是将感觉信息传递到果肉内神经的牙齿内层，首先演变为古代鱼的装甲外骨骼中的感觉组织。
古生物学家长期以来一直认为牙齿是从这种装甲上的颠簸结构演变而来的，但其目的并不清楚。这项新研究于本周发表自然，证实这些结构在大约4.65亿年前的奥陶纪时期的早期脊椎动物中的这些结构中含有牙本质，并且很可能有助于周围水中的生物感条件。
该研究还表明，从寒武纪时期（485-5.54亿年前）被认为是化石中的牙齿的结构类似于化石无脊椎动物的装甲以及现代节肢动物（如螃蟹和虾）的壳中的感觉器官。这些相似之处意味着，各种动物的盔甲中的感觉器官在脊椎动物和无脊椎动物中都分开演变，以帮助他们感知周围更大的世界。
“当您想到像这样的早期动物，在盔甲上游泳时，它需要感知世界。这是一个非常强烈的掠夺性环境，能够感知周围水的特性将非常重要，” Robert R. Bensley杰出的生物类学和解剖学教授在Uchicago和新研究的高级作者和新研究。 “因此，在这里，我们看到带有盔甲的无脊椎动物也需要感知世界，而且碰巧他们在同一解决方案上击中。”
粒子加速器的夜晚
舒宾实验室的博士后研究员Yara Haridy博士领导了这项研究，在开始该项目时并不是在寻找牙齿的起源。取而代之的是，她希望回答另一个长期以来的古生物学问题：化石记录中最早的脊椎动物是什么？哈里迪（Haridy）向全国各地的博物馆询问了寒武纪时期（485-5.4亿年前）的化石标本，以便她可以扫描它们，寻找脊椎动物特征的明显迹象。
至少在后来的鱼类中，其中一个迹象之一是在外部装甲（称为odontodes）内存在牙本质。 Haridy收集了数百个标本，有些只是很小的碎片，这些碎片可能适合牙签的尽头。然后，她将它们带到Argonne National Laboratory，使用高级光子源进行了整夜的扫描，该扫描源捕获了化石的极高分辨率CT图像。哈里迪说：“那是在粒子加速器上的一个夜晚；那很有趣。”
当他们开始看到扫描中的图像时，来自寒武纪化石的样品之一称为Anatolepis看起来它显示了脊椎动物的标志。它有一系列的小管，或者在odondodes下方的毛孔，里面充满了带有牙本质化学特征的材料。如果它确实是脊椎动物，则该标本将把化石记录延长数千万年。
哈里迪说：“我们互相扎根，就像'哦，我的上帝，我们终于做到了'。” “那将是寒武纪的脊椎动物组织中的第一个类似牙齿的结构。因此，当我们看到看起来像牙本质的迹象时，我们感到非常兴奋。”
当然，他们必须确认这一点，因此他们开始分析Haridy扫描的其他标本的图像。这个贝壳和骨骼图书馆包括从其他古老的化石到现代螃蟹，蜗牛，甲虫，藤壶，鲨鱼和溜冰者，以及Haridy在水族馆中抬起自己的微型Suckermouth Catfish。
一旦他们比较了可能的脊椎动物Anatolepis对于密尔沃基公共博物馆的已知节肢动物化石来说，他们意识到脊椎动物的牙线衬里的小管更像是螃蟹壳上的感觉器官，称为Sensilla。这意味着Anatolepis，据称是页面中的脊椎动物自然1996年，是一种古老的无脊椎动物节肢动物。另一个奥陶纪脊椎动物中的大管子称为Eriptychius在结构上与这些感觉相似，但确实包含牙本质。
哈里迪说：“这表明我们即使不在嘴里，'牙齿'也可能是感官。” “因此，这些鱼类中有敏感的盔甲。这些节肢动物中有敏感的盔甲。这解释了与这些早期寒武纪动物的混乱。人们认为这是最早的脊椎动物，但实际上是一种节肢动物。”
散布在化石记录上的牙齿状结构
鲨鱼，溜冰鱼和cat鱼还具有称为牙齿的牙齿样结构，使它们的皮肤像砂纸一样。当Haridy研究cat鱼的组织时，她看到牙齿与神经相连，就像牙齿一样。她说，与牙齿的相似之处，装甲鱼的古老odontodes以及节肢动物的感觉令人震惊。
她说：“我们认为最早的脊椎动物，这些大型装甲鱼具有非常相似的结构，至少在形态上。它们在古代和现代的节肢动物中看起来相同，因为他们都在制造这种矿化层，可以覆盖其软组织并帮助他们感知环境。”
关于这些结构最终如何变成牙齿，有两个思考。其中一个是“内而外”的假设，说牙齿首先出现，后来被改编成外骨骼。本文将支持第二个“外部”假设，该假说说敏感的结构首先是在外骨骼上开发的，在某些时候，动物也利用相同的遗传工具包也产生敏感的牙齿。
舒宾说，虽然他们没有固定最早的脊椎动鱼，但这一发现非常值得。
Shubin说：“对于一些假定的早期脊椎动物的化石，我们表明它们不是。但这有点误导。” “我们没有找到最早的，但是在某些方面，我们发现了一些凉爽的东西。”
这项研究是“脊椎动物牙齿的起源和感觉外骨骼的进化”，得到了国家科学基金会，美国能源部和布林森家族基金会的支持。其他作者包括Sam C.P. Norris，Matteo Fabbri，Neelima Sharma，Mark Rivers，Patrick La Riviere和芝加哥大学的Phillip Vargas；哈佛大学的Karma Nanglu和Javier Ortega-Hernández；以及密苏里州立大学的詹姆斯·F·米勒（James F Miller）。
