Der Ursprung unserer Zähne reicht mehr als 400 Millionen Jahre zurück - in jene Zeit, als seltsame gepanzerte Fische zum ersten Mal Kiefer entwickelten und anfingen, lebende Beute zu fangen. Der Mensch ist ein Nachkomme dieser Fische, ebenso wie alle anderen rund 60.000 lebenden Arten von Wirbeltieren mit Kiefer. Dazu zählen Haie, Knochenfische, Amphibien, Reptilien, Vögel und Säugetiere. Nun hat ein internationales Forscherteam erstmals die primitivsten Fischfossilien mit Kiefern digital "seziert". Sie wurden vor mehr als 100 Jahren in der Nähe von Prag gefunden, so die Wissenschafter im Fachblatt "Science". Die Studie zeigt, dass ihre Zähne überraschend moderne Merkmale aufweisen.

Zähne bei heute lebenden Wirbeltieren mit Kiefer zeigen spezielle Muster. So entwickeln sich neue Zähne für gewöhnlich auf der Innenseite der alten und bewegen sich dann nach außen, um sie zu ersetzen. Beim Menschen allerdings entwickeln sich die neuen Zähne unterhalb der alten tief im Kieferknochen. Allerdings gibt es Unterschiede zwischen knöchernen Fischen inklusive ihrer Nachkommen, den Landtieren, und Haien. Bei Letzteren sitzen die Zähne einfach in der Haut. Bei den anderen Lebewesen sind sie hingegen immer am Kieferknochen befestigt. Während Haie ihre abgenutzten Zähne vollständig abwerfen, passiert dies bei knöchernen Fischen und Landtieren im Gegensatz dazu, indem sich der Zahngrund auflöst.

Nahe Verwandte

Diese Vielfalt wirft viele Frage über die Herkunft der Zähne auf. Bisher konzentrierten sich die Forscher in ihrer Arbeit auf Fossilien einer Gruppe alter Fische, die vor etwa 430 bis 360 Millionen Jahren lebten - die sogenannten Arthrodira. Diese sind nahe verwandt mit den ersten bezahnten Wirbeltieren. Dabei hatten die Wissenschafter jedoch Schwierigkeiten zu verstehen, wie sie sich zu Zähnen moderner Wirbeltiere hätten entwickeln können, da Athrodira-Zähne in Position und Art ihrer Zusammensetzung im Vergleich zu knöchernen Fischen und Haien so unterschiedlich sind.

Fossilien digital "seziert"

Deshalb wandten sich die Forschenden den Acanthothoraci zu - einer anderen frühen Fischgruppe, von der angenommen wird, dass sie primitiver als die Arthrodira sind und eng mit den allerersten Wirbeltieren mit Kiefer verwandt sind. Ihre Fossilien sind allerdings selten und immer unvollständig. Die besten stammen aus dem Prager Becken aus Gesteinen, die etwas mehr als 400 Millionen Jahre alt sind und um die Jahrhundertwende gesammelt wurden.

Doch konnten diese aufgrund des umgebenden Gesteins nicht mit herkömmlichen Techniken untersucht werden. Deshalb nahmen die Wissenschafter ein Elektronensynchrotron zur Hilfe, um die Struktur der Fossilien in 3D zu visualisieren, ohne sie dabei zu beschädigen. Dabei handelt es sich um die an der Forschungseinrichtung European Synchrotron Radiation Facility stationierte hellste Röntgenquelle der Welt.

Wie bei den Arthrodira sind auch bei den Acanthothoraci die Zähne an Knochen befestigt. "Zu unserer Überraschung entsprachen die Zähne perfekt unseren Erwartungen an ein gemeinsames Ahnengebiss für knorpelige und knöcherne Wirbeltiere", betont Valéria Vakaninová von der Universität Uppsala und Hauptautorin der Studie.

"Die Ergebnisse verändern unser gesamtes Verständnis der Herkunft von Zähnen", erklärt Co-Autor Per Ahlberg zur Studie. Und weiter: "Wenn Sie morgens in den Badezimmerspiegel grinsen, können Sie die Zähne, die Sie sehen, bis zum Ursprung der ersten Wirbeltiere mit Kiefer zurückverfolgen."