古生物學家揭密4.65億年前「牙齒」的驚人真相

最新化石研究顯示，牙齒最初是從遠古魚類裝甲外骨骼中的感覺組織演化而來。看過牙醫的人都知道牙齒有多敏感，這種敏感效能讓我們在咀嚼時感知溫度、壓力和疼痛。但最新研究發現，堅硬琺瑯質內部的敏感組織最初其實另有用途。

芝加哥大學的研究證實，牙本質——牙齒內層將感覺訊息傳遞至牙髓神經的組織——最初是遠古魚類裝甲外骨骼中的感覺組織。古生物學家長久以來認為牙齒是從這些裝甲上的突起結構演化而來，但這些結構的真正功能一直成謎。

發表在《自然》期刊的新研究證實，約4.65億年前奧陶紀的一種早期脊椎動物魚類身上，這些特徵含有牙本質，很可能幫助牠們感知周圍水域的狀況。研究還發現，寒武紀化石中曾被認定為牙齒的結構，與無脊椎動物化石裝甲上的特徵極為相似。

「當你想到這種身披裝甲在水中游動的早期動物時，牠們需要感知周遭環境。」該研究資深作者、芝加哥大學教授尼爾·舒賓解釋：「在那個充滿掠食者的環境中，能夠感知周圍水質特性至關重要。有趣的是，無脊椎動物如鱟也需要感知環境，牠們竟演化出相同的解決方案。」

主導這項研究的博士後研究員雅拉·哈里迪原本並非研究牙齒起源，而是想解答古生物學的另一個長期疑問：化石記錄中最早的脊椎動物是什麼？她透過CT掃描數百件寒武紀化石標本，意外發現一個被認為是脊椎動物的寒武紀化石「Anatolepis」，其實是古老的節肢動物。

「這顯示『牙齒』即使不在口中也能具有感覺功能。」哈里迪說：「這些魚類的裝甲有感覺，節肢動物的裝甲也有感覺，這解釋了早期寒武紀動物的混淆之處。」研究團隊還發現，鯊魚、魟魚和鯰魚皮膚上的齒狀結構「皮齒」也與神經相連，功能類似牙齒。

關於這些結構如何演化成牙齒，目前有兩種理論：一種認為牙齒先出現，後來才適應到外骨骼；另一種則認為感覺結構先在外骨骼發展，後來動物才利用相同基因工具製造敏感牙齒。這項研究支援後者。

「我們雖然沒找到最早的脊椎動物魚類，但發現了更酷的東西。」舒賓教授興奮地說。這項突破性研究不僅改寫了我們對牙齒起源的理解，更揭示了生物感知環境的驚人演化歷程。