En kväll när Matthew Harris från University of Wisconsin arbetade sent i labbet för utvecklingsbiologi märkte han att näbben hade fallit av på ett embryo av en mutantkyckling som han undersökte. Vid en närmare undersökning av den stubbade näbben fann han små knölar och utbuktningar längs dess kant som såg ut som tänder -alligatortänder för att vara specifik. Den oavsiktliga upptäckten visade att kycklingar har kvar förmågan att odla tänder, trots att fåglar förlorat denna egenskap för länge sedan. Fyndet återupplivade också den kontroversiella teorin från en av grundarna av den jämförande anatomin, Etienne Geoffroy Saint-Hillaire.
I början av 1800-talet observerade Saint-Hillaire att papegojor under utveckling har små knölar på näbben som liknar tänder, något som han tillskrev att moderna djur härstammar från mer grundläggande primitiva former. Men på grund av hans utvecklande strider med Georges Cuvier om evolutionen glömdes upptäckten bort tills Harris, en doktorand, återupptäckte den nästan 200 år senare.
De muterade kycklingar som Harris studerade har ett recessivt drag som kallas talpid2. Denna egenskap är dödlig, vilket innebär att sådana mutanter aldrig föds, men några ruvar i ägg så länge som 18 dagar. Under den tiden möts samma två vävnader från vilka tänder utvecklas hos däggdjur i käken hos det muterade embryot – och detta leder till framväxande tänder, en struktur som fåglar har saknat i minst 70 miljoner år. ”De gör ingen kindtand”, förklarar utvecklingsbiologen John Fallon, som övervakade Harris arbete. ”Vad de gör är denna koniska, sabelformade struktur som helt klart är en tand. Det andra djuret som har en sådan tand är en alligator.”
Förra försök att framställa tänder hos kycklingar hade man förlitat sig på att införa genetisk information från möss, vilket resulterade i att kycklingar fick däggdjursmolarer. Men kycklingens underliggande förmåga att odla tänder härrör från en gemensam förfader med alligatorer – arkosaurier – som är yngre än den som förbinder fåglar och däggdjur. Ändå är den underliggande genetiska mekanism som producerar tänder hos möss, alligatorer och muterade kycklingar fortfarande densamma.
Exakt hur mutationen gör att kycklingarna får tänderna att växa fram är okänt, konstaterar Fallon, men en liknande effekt kan åstadkommas hos normala kycklingar. Harris bevisade detta genom att konstruera ett virus som efterliknar de molekylära signalerna från mutationen och fick normala kycklingar att kortvarigt utveckla tänder som sedan återfördes till näbben. Upptäckten av en sådan atavism – som presenteras i gårdagens nummer av Current Biology – öppnar en ny väg att utforska i strävan att förstå hur särskilda strukturer som tänder försvinner i olika evolutionära linjer. Det bekräftar också de observationer som för länge sedan gjordes av en av de tidiga fäderna till den jämförande anatomin.