Vores tænder er udviklet fra fiskeskæl
Nyt studie, der kombinerer gener og 420 millioner år gamle fossiler, afslører overraskende, at vores tænders emalje oprindeligt var panser på fiskeskæl.

Vores tænder kan ikke selv danne emalje, men indeholder proteiner, der virker som stilladser for mineralet emalje. Disse proteiner stammer ganske overraskende fra fiskeskæl. (Foto: <a href="http://www.shutterstock.com/pic-209390638/stock-photo-teeth-close-up.htm...)

Professor Per Erik Ahlberg går i dag rundt med et smørret grin i sit laboratorium på Uppsala Universitet i Sverige - hans store plan er lykkedes.

»Gennem flere år har jeg forsøgt at opbygge et laboratorium med folk fra vidt forskellige grene af videnskaben for at prøve at få dem til at mødes,« siger han.

Det er nu lykkedes, og i et studie i det ansete videnskabelige tidsskrift Nature kan palæontologen Qingming Qu og genetikeren Tatjana Haitina med hver deres ekspertise vise, at noget så dagligdags som emaljen i vores tænder har en meget overraskende evolutionær oprindelse - den begyndte som panser på fiskeskæl.

»Det er fantastisk overraskende. Vi går og tror, at fordi emalje i dag er funktionelt vigtigt for vores tænder, er det derfor, vi har den,« siger Ahlberg.

Tænder udviklet fra panserforsvar til angrebsvåben

På GeoMuseum Faxe er museumsinspektør og palæontolog Jesper Milàn begejstret.

»Det er et rigtigt spændende studie, det her, som virkelig viser, hvor forunderligt naturens mekanismer kan virke,« siger Jesper Milàn, der ikke har taget del i studiet.

»Hvem ville have troet, at noget så forskelligt som fiskeskæl og emaljen på vores tænder har et fælles evolutionært ophav?«

Emalje er det stærkeste væv hos hvirveldyr og dækker vores tænder samt skællen på enkelte nulevende fisk.

»Vi har længe snakket om, at fisk som pansergedder har emalje, som minder om vores tænder,« siger fiskeeksperten Peter Rask Møller ved Statens Naturhistoriske Museum.

»Forskerne styrker nu, at vores tænder i virkeligheden har været udviklet som en slags panserforsvar. Så man kan sige, at et forsvarsmiddel er gået hen og blevet et angrebsvåben.«

Synergien ved at spise frokost sammen

Studiet begyndte i kantinen ved Uppsala Universitet i Sverige, hvor Per Ahlbergs postdocs og phd.-studerende mødes og spiser sammen hver dag.

En af dem er Qingming Qu, som netop var ankommet fra Kina, og gav laboratoriet en krog ind til nogle af de fænomenale fossile fund, der gøres i Kina i disse år.

Qingming Qu studerede en 410-420 million år gammel fisk, Psarolepsis, fra Devontiden før de første landdyr. Han skar ultratynde skiver af fossilet og lagde dem under et kraftigt mikroskop. Her så han mikrostrukturer, der lignede emalje over alt på kroppen og hovedet undtagen ét sted - tænderne.

»Det var fuldstændig antiintuitivt - nærmest dumt,« siger Ahlberg.

Hvorfor stoppede emaljen ved tænderne?

Fiskens krop var dækket af beskyttende emalje, der var hovedpanser, og selv de små hudtænder, kaldet dentikler, som også kendes fra nulevende hajer, var dækket af emalje.

Hele vejen op til tænderne var der emalje, men mindre end et flækket hår, før tænderne stoppede emaljen.

»Hvad pokker gik det ud på?« spørger Ahlberg retorisk.

Pansergedder er virkelig pansrede

Svaret skulle komme fra et levende fossil - en nordamerikansk ferskvandsfisk, kaldet pansergedden.

»Det er med god grund, at pansergedder har fået netop dét navn, for de her fisk er virkelig, virkelig pansrede; man kan nærmest køre over dem, uden der sker noget,« siger Peter Rask Møller.

Det interessante er, at pansergeddernes skæl er helt glatte og hårde som små badeværelsesfliser, fordi de er dækket af et stof, ganoin, som minder om emalje og har samme komposition af mineraler.

»Selvom der er lighed mellem to træk i fjerntliggende dyr, kan det være meget svært at afgøre, om det faktisk er det samme, eller om de bare ligner hinanden,« siger Peter Rask Møller.

Problemet er, at de samme træk godt kan opstå gennem evolutionen to gange uafhængigt af hinanden, og derfor er det afgørende at prøve at fastslå, om et træk skyldes en fælles oprindelse eller ej.

Det mente Tatjana Haitina, at hun kunne opklare.

Hun er udviklingsbiolog med fokus på arvematerialet og er interesseret i den molekylære side af udviklingshistorien - hvordan generne har udviklet sig gennem tiden, og selvfølgelig også hvordan det kommer til udtryk i dyrenes forskellige former og strukturer.

Forskerne fandt to af de tre emaljegener hos pansergedden. Og ikke nok med det. Generne blev ikke fundet i tænderne, men derimod i dens skæl, som faktisk er dækket af samme emalje som vores tænder. (Foto: Wikimedia Commons)

Haitina ville lede efter svar i pansergeddens gener.

Gener bag emaljen

Der findes godt nok ikke deciderede emalje-gener, fordi emalje stort set kun er mineraler. Men der findes et trick.

Når tænderne opbygges, aflejres emaljen nemlig på et stillads af tre forskellige proteiner og - helt afgørende: Disse tre proteiner er fuldstændig unikke i kroppen. De udtrykkes ikke andre steder og har ingen anden funktion, så de gener er så tæt på emalje-gener, man kan komme.

Forskerne har selvfølgelig allerede ledt efter og konstateret, at almindelige fisk (dem, biologer kalder strålefinnede fisk), for eksempel ål, laks og zebrafisk, ikke har de gener. Men de har heller ikke emalje eller ganoin, så det er måske ikke så underligt.

Finder emalje-gener i pansergedder

Tatjana Haitana ville lede efter generne i pansergedden, og meget belejligt havde det store amerikanske Broad Institute netop kortlagt et udkast af hele pansergeddens arvemateriale og gjort det tilgængeligt for forskere.

Så det var 'bare' at gå i gang med at lede, og ganske rigtigt, skjult som nålen i høstakken af mange millioner DNA-bogstaver, fandt Tatjana Haitana to af de tre emaljegener - enamelin (ENAM) og ameloblastin (AMBN).

Og ikke nok med det - det viser sig, at generne kun udtrykkes i pansergeddens hud. Alt andet lige konkluderer forskerne derfor, at pansergeddens skæl faktisk er dækket af den samme slags emalje som vores tænder.

Emaljen gik fra brynje til skarpt våben

Tilbage hos Qingming Qu og fossilerne betyder fundet for det første, at forskerne nu kan fæstne lid til histologien: Når de ser strukturer i mikroskopet, som ligner emalje, kan de regne med, at det rent faktisk også er emalje og ikke et eller andet sært fænomen.

Dernæst kan de begynde at tegne emaljens forhistorie ved hjælp af andre ældre fiskefossiler, der har været mere omdiskuterede, blandt andre en oldgammel fisk, Andreolepis, fundet på Gotland.

Ahlberg og kolleger hæfter sig ved, at emaljen på den ældre fisk ikke dækker hovedet eller tænderne, men kun selve kroppen.

Sammen med andre fossiler tegner det ifølge forskerne et billede af, at emaljen begynder på kroppen som en slags brynje og så senere breder sig ud over fisken til også at dække hovedet - man kan sige, at fiskene får en ridderhjelm på. Den udrustning har frem til i dag overlevet i pansergedderne.


Til sidst afslutter emaljen sin fremmarch ved at krybe helt ind i munden og dække tænderne på vores forfædre blandt fiskene. 


»Emalje er en kæmpe fordel, fordi tænderne kan blive skarpere og samtidig hårdere og kan tåle mere slid uden at skulle skiftes,« siger Ahlberg.

Munden et reservat for udrydningstruet væv

For de fleste hvirveldyr er kropspanseret med tiden helt forsvundet.

Vores linje af hvirveldyr besteg landjorden for knap 400 millioner år siden, og det betød nye krav, som var uforenelige med panseret.

»At kropspanseret forsvinder hænger formentlig sammen med, at vores tidlige forfædre begyndte at bruge huden til at udveksle luft, ligesom padder gør, og der var behov for en bedre forsyning af blod,« siger Per Ahlberg.

Men også alle fiskene (de strålefinnede) har mistet deres kropspanser, og her er forklaringen en anden.

Munden er et naturreservat for udrydningstruet væv

Ahlberg peger på studier af pansergedderne, som har vist, at de hårde skæl ikke bare tjener som beskyttelse, men også har en funktion som fæstepunkt for de store kropsmuskler.

»De strålefinnede fisk ser ud til at have styrket deres ribben og rygrad og i stedet gjort skællene lettere og mindre,« siger han.

Med andre ord er de stativet, der holder musklerne flyttet fra ydersiden til indersiden, og det har formentlig gjort fiskene en anelse hurtigere og mere manøvredygtige, så de har kunnet klare sig uden panser.

Bortset fra pansergedder og enkelte andre fisk findes emalje nu kun på tænderne af den delgruppe af hvirveldyr kaldet tetrapoder, som er efterkommerne af de første landdyr, der udviklede lemmer og lunger.

»Vi kan nu se, at tænder er blevet et sidste refugium i naturhistorien, hvor denne vævstype har overlevet,« siger Ahlberg.

»Munden er nærmest et naturreservat for et udrydningstruet væv.«

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.