Nieuw fossiel onderzoek laat zien dat tanden oorspronkelijk ontstonden als sensorisch weefsel — ingebouwd in de gepantserde huid van oeroude vissen, veel eerder dan gedacht.
Iedereen die ooit een bezoekje heeft gebracht aan de mondhygiënist weet: tanden kunnen best gevoelig zijn. Die gevoeligheid zorgt ervoor dat u temperatuur, druk en zelfs pijn voelt tijdens het eten. Alleen, deze zintuiglijke functies binnen het harde glazuur zijn niet zonder reden ontstaan — de oorsprong is verrassend anders.
Onderzoekers van de Universiteit van Chicago onthulden dat dentine — het binnenste laagje van onze tanden, dat seintjes geeft aan de zenuwen — aanvankelijk geen rol speelde bij kauwen, maar als sensor diende in het pantser van vissen uit de Ordovicium-periode, zo’n 465 miljoen jaar geleden.
Een zintuiglijke functie die diepe wortels heeft
Paleontologen vermoedden al langer dat tanden zijn geëvolueerd uit de knobbelige structuren die we vinden op het harnas van fossiele vissen. Maar waar die structuren eigenlijk voor dienden, bleef een raadsel. Dankzij nieuw onderzoek — recent gepubliceerd in Nature — weten we het eindelijk zeker: in vissen uit het Ordovicium fungeerde deze dentine als een soort superzintuig waarmee ze hun omgeving konden waarnemen.
Dit onderzoek wierp ook nieuw licht op fossielen uit het Cambrium (485 tot 540 miljoen jaar geleden). Structuren die ooit ‘tanden’ werden genoemd, bleken sterk te lijken op de zintuiglijke organen van fossiele ongewervelden én op sensoren in de schalen van moderne krabben en garnalen.
De parallellen zijn opvallend: zowel gewervelden als ongewervelden ontwikkelden onafhankelijk van elkaar sensororganen om hun leefomgeving te detecteren. Dat is niet alleen evolutionair interessant, het laat ook zien hoe dieren vergelijkbare oplossingen vonden om te overleven.
Professor Neil Shubin van de Universiteit van Chicago legt uit: ‘Oervissen met pantser moesten hun omgeving kunnen voelen. In een tijd waarin roofdieren op de loer lagen, was het besef van stromingen, trillingen en chemische signalen in het water cruciaal om te overleven. En eigenlijk zien we precies datzelfde bij gemen als de Atlantische degenkrab — zij kwamen tot een soortgelijke evolutie, maar dan onafhankelijk.’
Nachtwerk aan de deeltjesversneller
Yara Haridy, paleontoloog en een van de hoofdonderzoekers in het team van Shubin, kwam per toeval op het spoor van deze oude tanden. Haar oorspronkelijke doel was een andere prangende vraag: wat is nu precies het oudste gewervelde dier in het fossielenbestand?
Haridy dook de archieven in en regelde via musea tientallen fossielen uit het Cambrium: soms niet groter dan een erwt, maar even waardevol. de volgende stap? Een marathon-sessie aan de Advanced Photon Source in Illinois, waar ze de mini-fossielen één voor één in een hypermoderne CT-scanner schoof. Het leverde ultradetailleerde beelden op — en een nacht om niet te vergeten.
Tussen honderden fragmenten zat er een die haar hart sneller deed slaan: een fossiel van Anatolepis vertoonde buisjes onder de knobbelstructuren, gevuld met het bekende chemische signaal van dentine. Dit kon wel eens het oudste bewijs zijn van ‘tanden’ in het dierenrijk! ‘We gaven elkaar high fives — dit was waar we op hoopten,’ blikt Haridy terug.
Toch is wetenschap niet gevoelig voor wishful thinking. Het team bekeek daarom andere fossielen — van oude ongewervelde beestjes tot moderne krabben, slakken, kevers, zeesterren en zelfs mini-meervallen uit het aquarium van Haridy. Al snel bleek: de zogenaamde ‘dentine’ buisjes van Anatolepis leken wel verdacht veel op de sensorische organen die we nu bij krabben in hun schaal vinden.
De pijnlijke conclusie was even slikken: Anatolepis — lang dacht men dat dit een oervis was — bleek een oude ongewervelde te zijn, waarschijnlijk een verre voorloper van onze huidige kreeften. De tubes in een ander fossiel, Eriptychius, bevatten wél dentine, maar de structuur lijkt sterk op die van de sensoren bij ongewervelden.
Haridy vat het nuchter samen: ‘Het is best gek — wat we als ‘tanden’ zagen zijn waarschijnlijk helemaal geen tanden, maar zintuigen. Niet alleen in de mond, maar verspreid over het pantser van deze dieren. Daardoor begrijpen we nu dat veel vroeg-cambrische fossielen waarschijnlijk ongewervelden waren, geen gewervelden zoals lang gedacht’.
Tand-achtige structuren: overal terug te vinden
Nog iets fascinerends: haaien, roggen en meervallen hebben huid-tandjes (dentikels) waardoor hun huid schuurpapier-achtig aanvoelt. Toen Haridy haar eigen meervallen onder de loep nam, ontdekte ze dat die dentikels óók aan zenuwen verbonden zijn — precies zoals onze tanden. De gelijkenissen zijn verbluffend, zelfs met de sensorische organen in moderne krabben.
Volgens Haridy lijkt het erop dat de allereerste gewervelden, die gepantserde vissen uit het Ordovicium, min of meer hetzelfde hadden: stevige huid met mineralisatie — én zintuigen erop. De evolutie liet zich niet beperken door grenzen tussen soorten. het draait allemaal om overleven en omgeving aanvoelen.
In de paleo-biologie bestaan twee stromingen als het gaat om hoe tanden zijn ontstaan. Het ‘inside-out’ model zegt dat tanden eerst ontstonden en later hun weg naar de huid vonden. Maar het nieuwe onderzoek steunt juist het ‘outside-in’ idee: sensorische structuren verschenen eerst in het pantser — en pas later gebruikten dieren hetzelfde genetische gereedschap om gevoelige tanden te maken.
Ze vonden uiteindelijk niet het oudste gewervelde dier, maar Professor Shubin vat het mooi samen: ‘Het klinkt gek, maar door het ontkrachten van oude aannames, ontdekte ons team waarschijnlijk een fundamenteler inzicht — hoe zintuiglijke waarneming in dieren is geëvolueerd. En stiekem is dat misschien nog wel interessanter dan het vinden van het oudste visje!’