ゾウ、セイウチ、イボイノシシなど、牙は今日生きているさまざまな動物種で独自に発達しましたが、哺乳類に限られます。しかし、なぜ？研究者らは今回、哺乳類の先史時代の近縁種であるディキノドンティアと呼ばれる動物群の化石を利用して、このことを明らかにした。したがって、牙の発達の前提条件は、歯の変化がまれになり、歯と顎の間の接続が軟組織で構成され、歯が生涯を通じて成長することであり、これは今日の哺乳類にのみ見られる特徴です。
牙は、今日生きている動物にとって非常に異なる機能を果たします。牙は敵からの防御として機能し、穴を掘るための道具として機能し、潜在的な性的パートナーに好印象を与えることができ、時には移動を助けることもあります。たとえば、セイウチは牙を使って自分自身を穴から引き抜きます。陸地に水。しかし、牙が異なる動物種でどのように独立して発達したのか、そのためにはどのような前提条件が満たされなければならないのか、そしてなぜ牙が哺乳類にのみ発生するのかは、これまで不明でした。
先史時代の牙持ち
ケンブリッジのハーバード大学のミーガン・ホイットニー率いるチームは、牙の進化的起源を発見した。 「これを行うには、まず牙という用語を定義する必要がありました。それは驚くほど曖昧だからです」とホイットニー氏は言います。彼らの定義によれば、それが口から突き出ており、生涯成長し、象牙質のみで構成されている、つまり歯のエナメル質で覆われていない場合にのみ、真の牙となります。最後の点は、例えば齧歯動物の門歯と牙を区別するもので、齧歯動物の切歯も生涯成長しますが、前面は歯のエナメル質で覆われています。
研究者らは研究対象として、牙のような構造が確認された最古の既知の動物、ディキノドンティアを選択した。ディキノドン類は、恐竜よりも前の 2 億 7,000 万年から 2 億 100 万年前に生息していました。このグループにはさまざまな種が含まれており、その中にはネズミほどの大きさしかないものもあれば、ゾウほどの大きさのものも含まれていました。彼ら自体は哺乳類ではありませんでしたが、恐竜や他の爬虫類よりも今日の哺乳類に近縁です。 Dicynodontia（「2本の犬歯」）という名前は、珍しい特徴のためにその名前が付けられました。2本の長い牙のような犬歯が、ほとんどの代表的な口のくちばしのような口の上部から突き出ています。
すべての牙が「本物」だったわけではない
ホイットニー氏らは、南アフリカ、ザンビア、タンザニア、南極大陸から採取した10の異なる種を代表する19個のディキノドンティア属標本の歯の化石を調べた。研究者らは、マイクロコンピューター断層撮影法を使用して、歯がどのように顎に取り付けられているか、そして継続的な成長の兆候があるかどうかを分析しました。一方で、彼らは歯の非常に薄いスライスの組成を調べました。
彼らは、検査したすべての歯が本物の牙ではないことを発見しました。 「ディキノドン類のイヌ歯は形態学的に似ているが、そのすべてが私たちの定義にあるような牙だったわけではない」と研究者らは報告している。いくつかの標本では、歯が顎に融合していました。しかし、歯の継続的な成長は、歯と顎が結合組織によってのみ接続されている場合にのみ可能です。他の標本では、歯はエナメル質で覆われていました。これにより、歯の耐久性が高まりますが、象牙質とは異なり、エナメル質は再生できないため、再生が妨げられます。 「エナメル質で覆われた歯は、象牙質で覆われた牙とは異なる進化戦略です」とホイットニー氏は説明する。
ユニークな組み合わせ
研究者らは、進化的に若い種のディキノドンティアでのみ本物の牙を発見した。これらはいくつかの種で独立して進化したようです。これには、歯を定期的に交換する過去と現在の他の爬虫類とは対照的に、ディキノドン類は歯の交換の回数が明らかに減少したという事実も伴っていました。 「歯の交換が少なくなったことで、より耐久性のある歯を開発するという選択圧力が高まった」と研究者らは説明する。 「歯と顎の間の軟組織の接続により、歯は継続的に成長することができました。」
この組み合わせは現在では哺乳類に特有のものとなり、牙の発達の基礎を作り出しました。 「これは、現代の哺乳類が独特かつ繰り返し牙を獲得してきた理由を説明するかもしれない」と研究者らは述べた。 「私たちの研究は、ディキノドン類が最初の哺乳類の進化の数百万年前に牙を進化させ、おそらく同様の進化経路をたどり、おそらく同様の選択圧力に反応して牙を進化させたことを示しています。」
出典: Megan Whitney (Harvard University, Cambridge) et al.、Proceedings of the Royal Society B、 doi: 10.1098/rspb.2021.1670
