© J Westman 1995, 2005,2011

Utvecklingsläran på bettet..

Tänderna vi har så mycket besvär med medan vi lever kanske blir det enda som blir kvar av oss när vi väl har avlidit. Tänder är något som karakteriserar ryggradsdjur: fiskar, amfibier (groddjur), reptiler och däggdjur. Fåglarna gjorde sig av med tänder - och tandvärk - i ett tidigt skede av sin utveckling. Däggdjursfossilen består till övervägande del av tänder - det finns många arter som är uppställda bara på basen av tandfynd, och detta gäller icke minst människans förfäder. Många djursläkten har namn som slutar på "don", tillexempel "Mastodon", mastodonterna, utdöda elefantsläkten. Ja, någon paleontolog - fornlivsforskare - har påstått att däggdjurens evolution kan beskrivas som tand-par som gifter sig och som avkomma får nya tänder.
Utvecklingsbiologen Jukka Jernvall deltog 1995 i en arbetsgrupp som studerar hur däggdjurs kindtänder utvecklas - på individplanet i däggdjursfoster och på art-planet under evolutionens gång.


Jukka Jernvall doktorerade den 7 oktober 1995, och intervjuades ett par dagar tidigare för på Paleontologiska Institutets museum bland tänderna från mammutar och grottbjörnar.JW

Detta, att tänder bevaras bättre än andra ben-delar, det märks icke minst på Paleontologiska museet på Helsingfors Universitets institut för paleontologi, ännu dåförtiden uppe i tredje våningen på Snellmansgatan i Helsingfors. Invid vitrinerna med tänder av mammut, grottbjörn och grottlejon träffar jag Jukka Jernvall, som nyligen har doktorerat om tandknölarna, cusperna, på däggdjurens kindtänder, molarerna, deras utveckling hos individen och i evolutionen av arten.
   Ja, det är ju för att det finns så mycket av dem, säjer Jernvall. De är mångskiftande till formen, och karakteriserar arten.
   Jag drar historien om den jämförande anatomins skapare, baron de Cuvier (1769 - 1832) som påstods kunna rekonstruera utdöda däggdjur på grundval av en enda tand. Jernvall skrattar:
   När det gäller däggdjur så kan en kindtand berätta ganska mycket, det första man kan säja är vad djuret vanligen åt till middag. Om vi nu ser på häst, människa, råtta eller vilket annat däggdjur som helst, så är kindtänderna mycket olika från art till art. Det samma gäller det fossila materialet. De äldsta däggdjursarterna - och de äldsta förmänniskorna - är endast kända som fossil av tänder. Det beror på att tänderna består av hårt material, emalj, för att klara av sin uppgift - att tugga maten, men därför bevaras de ju också bra i jorden.

Jernvall öppnar vitrinen och tar fram nånting som är stort som en tegelsten. En mammuttand, och han visar på tugg-ytan som består av flera tiotal tättpackade rader åsar, som löper tvärs över tandytan, en verklig kvarnsten.
   Mammuttänder är extrema i den meningen att där har formen drivits till ytterlighet. Kindtändernas form ges ju av KNÖLAR, cusper, upphöjningar på tandens tuggyta, mammuttänderna består av en mycket stor mängd knölar och de är så nära varann att de bildar en malande yta, att mala gräs och kvistar med, säjer Jernvall och tar sedan ett annat ytterlighetsexempel, grottlejonets kindtand. Den är också stor, skulle inte rymmas i en tändsticksask, och den har bara ett par knölar, men de är desto högre och vassare. Det här är en typisk köttätartand, som kattens. Kindtändernas skarpa kanter klipper mot varann, som saxar.
   Så tar vi fram en grottbjörnstand. Den är knöligare än grottlejon-tanden, stor nog att fylla Jernvalls handflata. Jernvall säjer att den är en allround-kindtand. Björnar äter varierande kost.
   Isbjörnar äter mest kött av alla björnar och har tänder därefter, med få, men vassa knölar. Björn Kurten sa alltid att grottbjörnen var mest "björn" av alla björnar, på tänderna kan man se att de var allätare - liksom människan - men till skillnad från människans tänder har björn-kindtänderna flera upphöjningar så den blir som en låg kvarnsten.

Bygga slottstorn från tornspiran.
    Utvecklingsbiologins stora problem är hur förändringarna i arvsmassan - på molekylärplanet, där arvsinformationen finns kodat i DNA, och miljön, som påverkar individerna i en population, växelverkar. Undersökningarna av hur individens tandutveckling styrs genetiskt kan kasta endel ljus över frågeställningen.
   Jukka Jernvall säjer att tändernas utveckling som en del av arternas utveckling är så väl studerad, att man kunde tro att tändernas utveckling hos individen vore en enkel sak. Men så är det inte alls. De här knölarna, upphöjningarna på tandens yta, kan jämföras med taket på ett hus, säjer Jernvall.
Men när man bygger ett hus börjar man från grunden. Då tänderna byggs upp så behöver djuret inte bekymra sig om tyngdkraften och djurtänder börjar byggas upp från TAKET! Tänderna börjar byggas upp från knölarnas spetsar, och därtill så, att de högsta knölarna börjar byggas upp först. Det är som att börja bygga huset från skorsten och takås och bygga neråt, till sist kommer grunden det vill säja tandrötterna, säjer Jernvall.
    Att reda ut hur tändernas form bestäms på molekylplanet bjuder på den största utmaningen för utvecklingsbiologin. Vi börjar ha en viss uppfattning om hur det går till. Den modell vi nu har visar att tandknölarnas tillväxt styrs av speciella cell-anhopningar, dom finns där tandknölens spets kommer, de här cellerna delar sig inte själva, men de tolkar informationen i genmaterialet, i DNA, och avger en tillväxtfaktor - ungefär som en byggmästare som står med ritningarna i handen och ger order åt bygg-arbetarna.
   Jernvall förliknar däggdjurs-kindtänderna med ett slott med många torn och alla tornen börjar byggas från tornspirorna - där står byggmästarna och ger order.

Jernvalls arbete ingår i ett större projekt, som genomförs inom Helsingfors Universitets institut för odontologi, Irma Thesleffs laboratorium. Där har teamet undersökt var den genetiska aktiviteten äger rum i de här cell-anhopningarna. En mycket intressant upptäckt gäller styr-generna. Det är de gener som styr organens tillväxt, tillexempel hur armar och ben utvecklas.

Beträffande armar och ben är generna aktiva på flera ställen samtidigt, men ifråga om tänderna sker all genverksamhet endast i de här cellanhopningarna. Där är den genetiska styrningen mycket centraliserad. Tänder är viktiga, deras utveckling är under sträng kontroll, säjer Jukka Jernvall.
   Ett hägrande slutmål är att få fram sådan gen-information att man hos människan kunde ersätta de tänder som har fallit ut eller måste avlägsnas av tandläkare, med nya äkta tänder. Det är MYCKET långt dit.

Variationens gåta.
   Vi tittar på nytt på olika arters tänder. Elefanter, vårtsvin har upp till 20 knölar per kindtand, människan har fyra eller fem knölar, fruktätande fladdermöss bara några få svaga upphöjningar.
   Till synes är variationen bland små däggdjur, sådana som är mindre än 10 kg, större än bland stora, säjer Jernvall. Men ser man på antalet arter små däggdjur jämfört med antal stora blir bilden helt annorlunda. Jämför antalet älg-arter - en enda i Finland, med antalet råttor, möss och sorkar. Det finns så få arter stora däggdjur jämfört med de små, att den variation som förekommer bland de stora är betydligt större jämförd med antalet arter där.
   Och det intressanta är, att mängden variationer inte är uttömd - men de så att säja förbjudna varianterna, tänkbara men inte existerande - de begränsas i alla fall INTE av att en tand inte skulle kunna vara konstruerad så. Paleontologen Mikael Fortelius har konstaterat, att vilka begränsningarna än är, så har de ingenting med konstruktionen att göra. Alltså, en tand konstruerad utanför de existerande normerna skulle fungera för den valda dieten.
   Sådana tänder har bara av någon evolutionär anledning inte förverkligats, varför, ja, hela den frågan måste ännu undersökas, säjer Jukka Jernvall.
   Var bestämms då den blivande tandens form, frågar jag. Var görs de ritningar upp som byggmästarna följer?
   Jukka Jernvall svarar, att det vi nu vet av den genetiska styrningen av den enskilda tandens tillväxt, är att den inte nödvändigtvis alls har något att göra med tändernas form. Jernvall skyndar sig att förklara, att de gener som är aktiva i den växande tanden ingenting har att göra med om tanden ska sitta i munnen på en grottbjörn eller en mammut, de bara anger vilka byggstenar som ska användas för att bygga upp varje knöl - vilka slags tegel vi ska ha till våra torn-tak. Så var finns då ritningarna till hela slottet, frågar Jernvall retoriskt:
   Var aktiveras den geninformationen som säjer att det ska bli en mammut eller en björn eller ett lejon? Och en hurudan mammut eller björn eller lejon?

Ett delsvar läste jag i en artikel i New Scientist 28 oktober 1995, efter att intervjun med Jernvall hade gått ut. Det framgår att en gensamling som kallas "Hox" bestämmer den grundplan enligt vilken alla djur - från bananfluga till människa - byggs upp. Aktiveringen av Hox-genkomplexet visar var olika delar av djuret ska utvecklas och i någon mån hur. Om man får tro de forskningsrapporter från USA och Frankrike, publicerade i maj 1995 i Nature och i en journal i USA, som ligger till grund för artikeln, så bildar "Hox"-generna en viktig del av grundritningarna till hela slottet.
   Som utvecklingsbiolog ser Jernvall den stora frågan vara hur bygg-ordningen ändras, så att de olika tandformerna uppstår. Hittills har vi bara en modell som går ut på att vissa gener styr tillväxten till tid och plats, NÄR knölarna börjar utvecklas och VAR nånstans på tanden det sker.
Nu söker vi de gener som kan skapa förändringar som ger tänderna andra former - skapar de variationer som gör det möjligt för djur att anpassa sig till en förändrad omgivning. Nu kommer vi in på klassisk darwinism - att alla individer är lite olika. Individerna äter den mat de tycker om, men MILJÖförändringar tvingar dom att ändra på matvanorna - om de kan. De som inte kan, dör. De som kan, fortplantar sig. Där möts tändernas form i stark växelverkan med djurets ekologi, omgivningen och individens tänder nöts mot varann.

Gamla sanningar förkastas.
   Ernst Heinrich HAECKEL 1834-1919 mötte Darwin 1866, och blev darwinist. Haeckel tog upp embryologenKarl Ernst von BAERs (1792-1876,Universitetet i Dorpat 1828-1837) uttalande:"Ontogenin återspeglar fylogenin" individen genomgå under fosterdstadiet hela artens utveckling. Det där fick jag lära mig i skolan ännu på femtitalet. Lär man sig det ännu? Sant idag eller falskt?! Om falskt, varför falskt, fil lic Jukka Jernvall?
   Bestickande, men bara strunt, säjer Jukka Jernvall.
   Haeckels tanke var att under utvecklingens gång skulle de nya formerna läggas på de gamla. De äldsta formerna skulle finnas med under individens utveckling i fosterstadiet. Vissa stora drag i fosterutvecklingen kunde tyda på det, men i detaljerna stämmer det inte alls, säjer Jernvall.
   Ur de ovan citerade forskningsrapporterna från maj 1995 innehåller inte ens den genetiska grundplanen längre annat än spåren av utveckling. De Hox-gener, som innehåller djurens kropps-plan, har förändrats, inte enbart kompletterats. Under utvecklingens gång ändras det i ritningarna. De gamla versionerna arkiveras inte som sådana, som Haeckel trodde. Tandutvecklingen är ett utmärkt exempel på att det INTE kan vara som Haeckel antog, säjer Jernvall.
   Tänderna börjar ju som sagt växa från knölarnas spetsar. Öppna gapet på en hund och se på dess kindtänder, Där har tillväxten inletts FÖRST på de högsta, senare på de lägre knölarna. Om vi sen ser på växtätartänder, så är knölarna jämnhöga.
   De allra tidigaste däggdjuren, för mer än hundra miljoner år sedan och ända tills dinosaurierna dog ut för 65 miljoner år sedan, de hade alla tänder som visar att de åt småkryp, bland annat insekter. Först senare, i början av tertiär, fick en del av dem sådana knöl-strukturer, som gav dem möjlighet att äta växter. Under evolutionen har alltså växtätartänderna utvecklats från de tidiga däggdjurens tänder som hade ojämnt höga knölar - med andra ord har de lägre knölarnas begynnelsetillväxt tvingats tidigareläggas för att knölarnas spetsar ska ligga jämnt.
   Växtätartänderna har utvecklats mera, summerar Jernvall. Rovdjurständerna är egentligen ganska primitiva, de har kvar de tidiga däggdjurens grundform.

Och människan, frågar jag, Jukka Jernvall svarar att vi står nånstans mittemellan.
   Vi har kindtänder som är fyrkantiga, med fyra eller fem knölar. Utvecklingsmässigt betyder detta att vi inte längre är köttätare men vi är ingalunda några "hö-ätare", utan omnivora, allätare. Till tänderna är vi inte särskilt långt utvecklade om man jämför med många andra arter.


Ett tack till Mikael Fortelius som sammanförde mig med Jukka Jernwall.
Läs om Jukka Jernvalls fortsatta forskning i Genklockan  och resultat tillsammans med Mikael Fortelius i Evolution till tänderna.

Skicka kommentarer tilljuhaniwestman@gmail.com

Tillbaka till första evolution-sidan.
Tillbaka till paradsidan.