Emaljen uppstod i huden och kom till tänderna långt senare

När i evolutionen uppkom egentligen emaljen som vi har i våra tänder? Och var i kroppen dök den först upp? I det senaste numret av tidskriften Nature presenterar forskare från Uppsala och Kina data från två vitt skilda forskningsområden, paleontologi och genomik, som tillsammans ger ett tydligt men oväntat svar på frågan: emaljen uppkom i huden och flyttade till tänderna långt senare.

Tandemalj är en kroppsvävnad vi alla är bekanta med: glimmande vit lyser den mot oss ur badrumsspegeln varje morgon när vi borstar tänderna. Den är den hårdaste substans som kroppen producerar, nästan helt uppbyggd av mineralet apatit (kalciumfosfat) som avlagras på ett underlag av tre unika emaljmatrixproteiner.

Vi landryggradsdjur har bara tänder i munnen, men vissa fiskar som till exempel hajar har även "hudtänder" - små tandliknande fjäll - på kroppens utsida. Hos många fossila och några få nulevande ålderdomliga benfiskar, som till exempel bengäddan (Lepisosteus) från Nordamerika, är fjällen täckta med en emaljliknande vävnad benämnd "ganoin". Tatjana Haitina, forskare vid institutionen för organismbiologi, Uppsala universitet, har undersökt bengäddans genom som sekvensbestämdes av Broad Institute och fann att den har gener för två av våra tre emaljmatrixproteiner, de första exempel på sådana gener som hittats hos någon strålfenig benfisk. Dessa gener uttrycks dessutom i huden, vilket tyder på att ganoin verkligen är en form av emalj.

Men var uppkom emaljen - i munnen, i huden eller båda två samtidigt? Svaret på den frågan ges av två mer än 400 miljoner år gamla fossila benfiskar, Psarolepis from Kina och Andreolepis från Gotland, som studerats av Qingming Qu och Per Ahlberg från Uppsala universitet i samarbete med Min Zhu från Institute of Vertebrate Palaeontology and Palaeoanthropology (IVPP) i Beijing. Hos Psarolepis är fjällen och ansiktets hudtänder täckta med emalj, men inte tänderna; hos Andreolepis finns emalj bara på fjällen.

- Psarolepis och Andreolepis är bland de äldsta kända benfiskarna så vi tror att avsaknaden av tandemalj hos dem är ett ursprungligt drag och inte någon sorts specialisering. Det verkar alltså som om emaljen uppkom i huden, där vi kallar den ganoin, och sedan koloniserade tänderna, berättar Per Ahlberg, professor vid institutionen för organismbiologi vid Uppsala universitet.

Studien är den första som kombinerar nya paleontologiska och genomiska data i samma analys för att utforska vävnadernas evolution. Forskargruppen planerar att fortsätta undersöka ryggradsdjurens olika hårdvävnader på samma sätt.

För mer information kontakta:
Per Ahlberg, tel: 018-471 2641, e-post: Per.Ahlberg@ebc.uu.se
Tatjana Haitina, tel: 018-471 6120, e-post: tatjana.haitina@ebc.uu.se

Qingming Qu, Tatjana Haitina, Min Zhu, Per Erik Ahlberg, (2015) New genomic and fossil data illuminate the origin of enamel, Nature, DOI: 10.1038/nature15259

Läs mer om forskningen om evolution och utvecklingsbiologi vid Uppsala universitet.