一只霍氏树懒由于其进化传统不得不与脆弱的牙齿作斗争。图片来源：SUZI ESZTERHAS/MINDEN PICTURES

虽然大多数食草哺乳动物都有强壮的臼齿，可以磨碎树叶、树枝和种子外壳，但以嗜睡而闻名的树栖动物却完全没有前齿，其嘴巴后部只有简单的钉状突起，缺乏使牙齿硬化的牙釉质。它们的近亲食蚁兽则更为极端——没有牙齿，甚至没有牙齿状突起，必须用又长又黏的舌头吮吸猎物。这两种动物的近亲犰狳虽然有牙齿，但却很小且发育不全。

研究人员认为，这3种动物构成了异关节类动物分支，牙齿缺陷可以追溯到它们的祖先。本周在bioRxiv上公布的一项新的基因研究揭示了一个更为复杂的故事。在数百万年里，各种异关节类动物逐渐失去了对牙齿发育重要的不同基因——一种“倒退进化”导致今天这些动物中的各种牙齿结构。

论文作者之一、美国里德里学院进化生物学家Christopher Emerling说，类似的事情可能发生在蛇失去腿或鸵鸟失去翅膀的时候。因此，贫齿目可能是理解这种倒退进化的一个重要模型。

这项研究始于Emerling与法国蒙彼利埃大学进化生物学家Frédéric Delsuc的合作。他们决定研究异关节类牙齿在进化过程中发生了什么，因为在这个群体中，牙齿的类型变化很大。然而，关于这类动物的化石记录很少。因此，二人不得不从其他地方寻找答案。

幸运的是，“每个生物体内都有一个基因‘化石记录’。”没有参与这项研究的英国剑桥大学进化生物学家Robert Asher指出。先前的研究强调了许多对牙齿形成至关重要的基因。研究人员希望通过检查现存异关节类的基因组找出这些动物是如何失去牙齿的。

研究人员在4种食蚁兽、6种树懒、21种犰狳以及其他25种哺乳动物中找到11种牙齿发育基因的突变，这些突变会使基因失活，从而抑制牙齿形成的不同方面。例如，一些基因影响牙釉质的形成和强度，而另一些基因则控制构成牙齿主体的软牙本质的生长。

在异关节类家谱中，食蚁兽和树懒最先分离，因此它们有一个与犰狳不同的共同祖先。Emerling和同事报告说，那个祖先失去了制造牙釉质的基因，很可能是因为吃了不需要强壮牙齿的软体生物。食蚁兽大约在6000万年前分离出来，开始专注于用舌头吃蚂蚁，牙齿则无关紧要。研究小组研究的11个牙齿形成基因中有9个失效了，所以它们完全失去了牙齿。

相比之下，大约3000万年前进化而来的树懒很可能从吃蠕虫和群居昆虫转变为素食者，所以它们仍然需要牙齿，但却不得不忍受没有牙釉质的进化缺陷。

“对于犰狳来说，情况要复杂得多。”Emerling说。化石表明，早期犰狳的牙齿已经很脆弱，但不清楚是什么基因导致。今天有两种犰狳的牙齿进化不同，可能取决于它们吃什么。其中一种已经失去了所有的牙釉质痕迹，另一种的幼崽有时会有薄薄的牙釉质，但随着年龄的增长会逐渐磨损掉。

“这项研究是一个漂亮的例子，表明基因丢失可以揭示一个性状的进化史。”德国LOEWE转化生物多样性基因组学中心和森根堡自然研究协会的进化基因组学家Michael Hiller说。

芬兰赫尔辛基大学的古生物学家Juha Saarinen说，性状可以通过不同的基因变化一点点丧失，而不是一下子丧失。这一事实可能适用于其他各种群体的进化史上性状减少的情况，比如须鲸或鸟类的牙齿脱落。

相关论文信息：https://doi.org/10.1101/2022.12.09.519446