所有牙齿的遗传根

同样在本周的新闻中，亚特兰大佐治亚理工学院的研究人员发现了所有牙齿的基因“根”!

通过观察一种叫做慈鲷的鱼，这种鱼的嘴巴和喉咙上都有牙齿，他们注意到两组牙齿的发育是由同一组基因控制的。同样的基因也可以控制羽毛和毛发的生长模式，因此可以为过去一些重大的进化变化提供更多的线索。

托德·斯特里曼博士，本周《科学公共图书馆》论文的作者之一，现在加入我们……

托德:我们研究了一种来自东非马拉维湖的非常独特的鱼类。它们的迷人之处在于，它们表达了各种各样的东西，比如颜色图案、大脑功能和牙齿。我们能够利用这种自然的多样性来开始提出这样一个问题:它们是如何在身体的两个不同的地方长出牙齿的。一旦我们找到了答案，我们就把这些信息与文献中的大量信息结合起来，试图了解很久以前牙齿是如何形成的，同时也试图了解我们目前所知道的所有牙齿之间的共同点。

克里斯:告诉你牙齿最初来自哪里的基因线索是什么?

托德:这是许多人不知道的有趣的事情之一，牙齿和颌骨的共同进化史。首先是牙齿:大约5亿年前，牙齿在没有下颚的生物体中进化而来。有趣的是，它们首先在喉咙深处的咽部进化。然后它们也在口腔颌上进化，我们脸前面的颌，当颌在脊椎动物历史上第一次出现的时候。正如你们所想象的，我们研究过的鱼类它们的牙齿都长在口颌上，但它们的牙齿也长在祖先的位置。我们使用了一种叫做原位杂交的技术，这是一种观察基因何时何地活跃的方法。我们研究了一些分子，我们有一些暗示可能与牙齿有关。我们确定了两件事。我们发现了这组古老的基因而这组古老的基因就是在牙齿形成时存在于咽部的一组基因。其次，我们确定了一组核心基因。 That core set represents the gene at work that's active in all teeth. From the fishes we study to shark, to mice and in your teeth as well.

克里斯:当你研究早期人类胚胎时，你可以看到与我们身上发生的鱼类发育相同的痕迹。我们在发育的某个阶段也会长鳃，不是吗?我们有这些支气管弓，其中一些变成了我们的耳膜和扁桃体。鱼本来是有鳃的，但在鳃上叠加的是这种形成牙齿的基因模式。

托德:没错。在进化生物学中有一个非常古老的规则，叫做个体发生，概括了系统发生。这只是意味着，粗略地说，如果你观察一个当代生物，观察它的发育你可以通过研究它发育的早期阶段来了解一些进化的痕迹。这是我们利用的东西之一。我们还能够识别出活跃在这些喉部牙齿上的祖先网络和活跃在大多数生物的口腔下颚上的核心网络之间的一些差异。我们认为这些可能是一些基因告诉我们牙齿在5亿多年的进化过程中发生了一些变化。例如，在我们研究的鱼类中，它们大约每50-100天更换一颗牙齿。这是我们认为的事情之一，其他人也认为，这将牙齿与羽毛和毛发等其他结构联系起来，这些结构也具有再生能力。你的牙齿只换一次，但其他哺乳动物从不换牙齿。这些是牙齿在进化过程中丢失的部分。 Some of those interesting regenerative capacities are still present in both the pharyngeal and oral teeth that we studied.