Представьте, что после визита к стоматологу и удаления одного из 32 зубов, вместо установки коронок, мостов и имплантов потерянный зуб просто снова вырастает. Согласитесь, будь это возможно, проблем у людей стало бы меньше. К счастью, новое экспериментальное лечение дарит надежду на светлое будущее, правда, при условии что исследования на лабораторных животных будут продолжены. Ученые из Японского университета Киото и Университета Фукуи разработали лечение моноклональными антителами, которые, по-видимому, запускают в организме рост новых зубов. Если предстоящие эксперименты завершатся успехом, это может в конечном итоге подарить нам способ восстанавливать зубы, потерянные во взрослом возрасте или те, которые отсутствовали с детства из-за врожденных заболеваний.

Возможно в будущем мы навсегда забудем о зубных имплантах.

Как отрастить новые зубы?

Открытия новых всеобъемлющих правил или «законов» в природе очень редки. Удивительно, но недавно ученым удалось обнаружить новое правило биологического роста, которое объясняет неожиданное сходство острых структур, обнаруженных на древе жизни — в зубах, рогах, когтях, клювах, панцирях животных и даже в шипах и колючках растений.

«Каскад мощности» наблюдается у различных форм жизни. Ядовитый паучий клык перед вами – один из ярких примеров этого процесса.

На протяжении многих лет исследователи искали закономерность в том, как растут зубы. Глядя на сотни зубов и измеряя, как они становятся шире по мере своего роста, ученым удалось вывести простую математическую формулу, которая лежит в основе формы зубов – называется она «степенной закон» (от англ «power law»). Согласно этому закону существует прямая зависимость между шириной зуба и его длиной.

Интересно, что авторы исследования называют степенной закона «каскадом мощности» («power cascade»), поскольку он описывает, как поверхность зуба «каскадирует» вниз, следуя определенной схеме. В ходе работы были изучены зубы огромных акул, тираннозавров, мамонтов и людей – «каскад мощности» наблюдался во всех случаях. Исследователи также отмечают, что «каскад мощности» может имитировать рост зубов животных, включая саблезубых кошек, тиранозавров и гигантских акул.

Изучив череп трицератопса ученые обнаружили каскад мощности в трех рогах и клюве.

«Удивительно, но это правило также работает для когтей, копыт, рогов, паучьих клыков, раковин улиток, рогов и клювов млекопитающих, птиц и динозавров», – как пишут авторы исследования в статье для The Conversation, «каскад мощности» был обнаружен даже в рогах скелета трицератопса, выставленного в Мельбурнском музее.

Новый закон природы

Считается, что эволюция животных включает в себя множество «случайных» факторов. Это затрудняет точное определение того, как будут выглядеть животные через много тысячелетий. Каскад мощности, возможно, является самым простым способом формирования заостренной структуры, когда животное развивается, например, в утробе. Более того, многие структуры, такие как рога, развивались независимо у разных животных.

И все же, отрастить новые коренные зубы – задача сложная. Так, гены, влияющие на рост зубов, оказывают далеко идущее влияние на развитие всего организма, и некоторые из первых итераций лечения фактически спровоцировали больше врожденных дефектов у лабораторных мышей, прежде чем исследовательская группа сгладила все негативные последствия.

На сегодняшний день ученые научились помогать мышам отращивать утраченные зубы.

В конце концов команда обнаружила, что блокирование гена под названием USAG-1 приводит к повышению активности костного морфогенного белка (BMP) – молекулы, которая определяет, сколько зубов вырастет в первую очередь и позволяет взрослым мышам восстановить все, чего им не хватало. Полученные в ходе исследования результаты показали, что новый зуб вырастает после однократного введения препарата, разработанного командой.

Эксперимент также успешно прошел на хорьках, что важно по мнению ученых, так как их зубы намного больше похожи на человеческие, чем мышиные. Следующим шагом станет проверка антител на других животных, таких как свиньи и собаки. Безусловно, исследователи еще не скоро начнут испытания на людях, но дальнейший успех в предстоящих испытаниях может сильно изменить наше представление о зубах, их росте, болезнях и лечении.

У хорьков, как и у людей, молочные зубы сменяются коренными в течение жизни. Поэтому ученые считают последний эксперимент особенно успешным.

Интересно, что в 1659 году анатом, математик и физик сэр Кристовер Рен проектировал лондонский собор Святого Павла, опираясь на предположение о том, что раковина улитки может быть конусом, скрученным в логарифмическую спираль. Новое исследование показывает, что раковины и другие формы, такие как зубы и рога, на самом деле являются формой каскада мощности, называемой «силовым конусом» и дополняет уже имеющиеся знания о том, как растут животные и их части тела.