In de biologie, een langlopend debat heeft tanden:of oude vissenschubben in de mond kwamen met de oorsprong van kaken, of als de tand zijn eigen evolutionaire begin had.

Recente studies over soorten zoals zebravissen toonden aan dat schubben en tanden zich ontwikkelden uit duidelijk verschillende clusters van cellen in visembryo's, koud water gieten over 'tanden van schubben'-theorieën.

Echter, terwijl de meeste vissen in de zee botten hebben, één oude afstamming - haaien, schaatsen en roggen - bezitten skeletten die volledig van kraakbeen zijn gemaakt.

Deze kraakbeenvissen behouden enkele primitieve kenmerken die verloren zijn gegaan in hun benige tegenhangers, inclusief kleine stekelige schubben ingebed in hun huid, 'dermale denticles' genaamd, die een opvallende gelijkenis vertonen met gekartelde tanden.

Nutsvoorzieningen, onderzoekers van de Universiteit van Cambridge hebben fluorescerende markers gebruikt om de celontwikkeling in het embryo van een kraakbeenachtige vis te volgen - in dit geval een kleine schaats - en ontdekten dat deze netelige schubben in feite zijn gemaakt van hetzelfde type cellen als tanden:neurale lijst cellen.

De bevindingen, gepubliceerd in het tijdschrift PNAS , ondersteunen de theorie dat, in de diepten van de vroege evolutie, deze 'denticle'-schubben werden in de opkomende monden van gewervelde dieren met kaken gedragen om tanden te vormen. Jawed gewervelde dieren vormen nu 99% van alle levende gewervelde dieren, van vissen tot zoogdieren.

"De schubben van de meeste vissen die tegenwoordig leven, zijn heel anders dan de oude schubben van vroege gewervelde dieren, ", zegt studieauteur Dr. Andrew Gillis van Cambridge's Department of Zoology en het Marine Biological Laboratory in Woods Hole.

"Primitieve schubben waren veel meer tandachtig van structuur, maar zijn in slechts enkele levende geslachten bewaard gebleven, waaronder die van kraakbeenvissen zoals schaatsen en haaien.

"Aai een haai en je zult merken dat hij ruwer aanvoelt dan andere vissen, omdat de haaienhuid volledig bedekt is met dermale denticles. Er zijn aanwijzingen dat haaienhuid al in de bronstijd als schuurpapier werd gebruikt. ' zegt Gillis.

"Door de verschillende soorten cellen in de embryo's van skate te labelen, we waren in staat om hun lot te traceren. Dat laten we zien, in tegenstelling tot de meeste vissen, de tandschubben van haaien en rog ontwikkelen zich uit neurale lijstcellen, net als tanden.

"Neurale topcellen staan ​​centraal in het proces van tandontwikkeling bij zoogdieren. Onze bevindingen suggereren een diepe evolutionaire relatie tussen deze primitieve vissenschubben en de tanden van gewervelde dieren.

"Vroege kaakloze gewervelde dieren waren filtervoeders - ze zuigen kleine prooidieren uit het water. Het was de komst van zowel kaken als tanden waardoor gewervelde dieren grotere en complexere prooien konden verwerken."

De naam van deze schalen, dermale dentikels, verwijst naar het feit dat ze zijn gevormd uit dentine:een hard verkalkt weefsel dat het grootste deel van een tand vormt, onder het glazuur zitten.

De gekartelde huidtanden op haaien en skate - en, heel waarschijnlijk, gewervelde tanden - zijn overblijfselen van het vroegste gemineraliseerde skelet van gewervelde dieren:oppervlakkige bepantsering.

Dit pantser zou misschien zo'n 400 miljoen jaar geleden zijn hoogtepunt hebben bereikt in nu uitgestorven kaakloze gewervelde soorten, als bescherming tegen predatie door woeste zeeschorpioenen, of zelfs hun vroege kaken verwanten.

De Cambridge-wetenschappers veronderstellen dat deze vroege pantserplaten meerlagig waren:bestaande uit een fundament van bot en een buitenste laag dentine - waarbij de verschillende lagen afkomstig waren van verschillende soorten cellen in ongeboren embryo's.

Deze lagen werden vervolgens op verschillende manieren vastgehouden, verminderd of verloren in verschillende gewervelde lijnen in de loop van de evolutie. "Dit oude dermale skelet heeft in de loop van de tijd aanzienlijke reducties en modificaties ondergaan, ' zegt Gillis.

"De haaien en rog hebben de benige onderlaag verloren, terwijl de meeste vissen de tandachtige dentine-buitenlaag hebben verloren. Een paar soorten, zoals de bichir, een populaire vis in huisaquaria, hebben aspecten van beide lagen van dit oude externe skelet behouden."