下次当你啃冰棍时，然后因一阵剧痛而退缩，你现在可以理直气壮地责怪一个人：一条4.65亿年前的鱼。
研究人员发现，牙本质——牙齿内层中将感觉信息传递给牙髓内神经的物质——在古代鱼类带刺的外骨骼上也起着类似收集感觉的作用。主要区别在于，人类牙齿中的牙本质充当内部探测器，而古代鱼类盔甲中的牙本质则充当外部感觉天线。
古生物学家长期以来一直怀疑牙齿是由古代鱼类外骨骼进化而来的，但一直未能确定一个共同的功能。根据发表在《自然》杂志上的一项研究，研究人员现在已证实牙本质是它们之间的共同点。它存在于奥陶纪早期脊椎动物鱼类的外骨骼和人类牙齿中。
古代鱼类和人类牙齿
该研究推测，那些古代的、有盔甲的鱼类利用基于牙本质的探测器来帮助探测其水生环境中的状况。他们还认为，这些装置类似于现代节肢动物（如螃蟹和虾）的甲壳上的感觉器官。如果属实，这种生物感觉装置可能在包括脊椎动物和无脊椎动物在内的许多动物中同时进化。
“当你想到像这样的早期动物，它们身上披着盔甲游来游去，它需要感知世界，”芝加哥大学生物学教授、该论文作者之一的Neil Shubin在新闻发布会上说。“这是一个相当激烈的捕食环境，能够感知周围水体的性质对它们来说将非常重要。所以，在这里我们看到有盔甲的无脊椎动物，比如鲎，也需要感知世界，恰好它们找到了相同的解决方案。”
牙齿的起源
CT扫描图显示了来自Astrapsis（一种古代无颌脊椎动物鱼类）的类似牙齿的盾鳞结构。小管（绿色显示）填充有牙本质，这是现代牙齿敏感内层相同的材料。红色部分是血管系统，在活体中会容纳神经，从而传递感觉。（图片来源：Yara Haridy）
Yara Haridy
研究人员最初并没有着手寻找牙齿的起源或牙本质的共同点。取而代之的是，Shubin实验室的研究员Yara Haridy打算识别化石记录中最古老的脊椎动物。她从美国各地的博物馆索取了化石，寻找寒武纪（距今4.85亿至5.4亿年前）的标本。她计划对它们进行扫描，寻找早期脊椎动物的特征。
一个这样的迹象——至少在后来的鱼类中是这样——是其外部肿块内部的牙本质。她收集了数百个标本，然后用高能光源对其进行扫描。其中一张图像尤其引起了她的注意。
对一个已灭绝的无颌鱼类Anatolepis属的寒武纪化石的扫描显示出一些典型的脊椎动物特征——特别是在其盔甲肿块下的一系列小管状结构。这些结构是脊椎动物鱼类的标志。肿块下方的这些小管中含有具有牙本质化学特征的物质。
鱼类和节肢动物的敏感盔甲
为了确认该物质确实是牙本质，一组研究人员查看了从古代化石到现代螃蟹的各种扫描标本的图像。最终，他们发现了一个来自密尔沃基公共博物馆的已知节肢动物化石。
在将Anatolepis与该化石进行比较后，他们意识到，那些看起来像与脊椎动物一致的牙本质填充小管，实际上更像是现代螃蟹甲壳上的感觉器官。这意味着Anatolepis需要从早期脊椎动物重新分类为古代无脊椎动物节肢动物。
“这告诉我们，‘牙齿’即使不在嘴里，也可以是感觉器官，”Haridy在新闻发布会上说。“所以，这些鱼有敏感的盔甲。这些节肢动物也有敏感的盔甲。这解释了早期寒武纪动物的混乱。”
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《自然》杂志。脊椎动物牙齿的起源和感觉外骨骼的进化
