Megalodon, den största hajen som någonsin levt, är bara känd från sina gigantiska bladliknande tänder, som kan vara mer än 7 tum lång. Men dessa tänder, beskrivs av vissa forskare som "de ultimata skärverktygen, "det tog miljontals år att utvecklas till deras sista, ikonisk form.

Megalodons tidigaste förfader, Otodus obliquus, hade tre-utade tänder som kunde ha fungerat som en gaffel för att greppa och slita fiskar som rör sig snabbt. I senare megatandhajarter, tänder tillplattade och utvecklade tandade kanter, övergång till en knivliknande form för att döda och äta köttiga djur som valar och delfiner.

Men den sista tandutvecklingen i denna linje av kraftfulla rovdjur tog fortfarande 12 miljoner år, visar en ny studie. En analys av tänder från megalodon och dess omedelbara förfader, Carcharocles chubutensis , spårade det ovanligt långsamma, gradvis förskjutning från en stor tand flankerad av minitänder – känd som laterala cypletars – till tänder utan dessa strukturer.

"Den här övergången var väldigt lång, utdragen process, så småningom resulterade i det perfekta skärverktyget – ett brett, platt tand med enhetliga tandningar, " sade studiens huvudförfattare Victor Perez, doktorand i geologi vid Florida Museum of Natural History. "Det är ännu inte klart varför den här processen tog miljontals år och varför den här funktionen gick förlorad."

Tänder kan erbjuda en mängd information om ett djur, inklusive ledtrådar om dess ålder, när den levde, dess diet och om den hade vissa sjukdomar. Megalodons tänder tyder på att dess jaktstil troligen var en taktik med ett slag, utformad för att immobilisera sitt byte och låta det blöda ut, sa Perez.

"Det skulle bara bli läskande efter det, " sa han. "En haj skulle inte vilja ta tag i och hålla fast en val eftersom den kommer att slå omkring och möjligen skada hajen i processen."

Perez och hans medarbetare genomförde en "tandräkning, " analyserar 359 fossiler med exakt platsinformation från Calvert Cliffs på den västra stranden av Marylands Chesapeake Bay - ett hav i C. chubutensis och megalodons dag. Klipporna ger ett oavbrutet rockrekord från cirka 20 till 7,6 miljoner år sedan, en period som överlappar med dessa megatandhajar.

Forskarna noterade en konsekvent minskning av antalet tänder med laterala cypletars under denna tidsperiod. Ungefär 87 procent av tänderna för 20 till 17 miljoner år sedan hade knutar, sjunkit till cirka 33 procent för ungefär 14,5 miljoner år sedan. Efter 7,6 miljoner år, inga fossila tänder hade cuplets.

Vuxen C. chubutensis hade cuplets medan vuxen megalodon inte gjorde det, men denna egenskap är inte en tillförlitlig identifierare av vilken art en tand tillhörde, sa Perez. Juvenil megalodon kan ha spetsar, vilket gör det omöjligt att urskilja om en tand med cypletar kom ifrån C. chubutensis eller en ung megalodon.

Vissa tänder som analyserades för studien hade små knölar eller uttalade tandningar där cyplets skulle vara. En uppsättning tänder från en enstaka haj hade spetsar på några, inga cuplets på andra och ersättningständer med reducerade cuplets.

Det är därför paleontologer inte kan fastställa exakt när megalodon uppstod eller när C. chubutensis gick ut, sa Perez, som började projektet som praktikant på Calvert Marine Museum.

"Som paleontologer, vi kan inte titta på DNA för att berätta för oss vad som är en distinkt art. Vi måste göra skillnader baserade på fysiska egenskaper, ", sa han. "Vi känner att det är omöjligt att göra en ren skillnad mellan dessa två arter av hajar. I den här studien, vi fokuserade bara på utvecklingen av denna enstaka egenskap över tiden."

Sidor kan ha använts för att gripa byten, Perez sa, vilket kan förklara varför de försvann när dessa hajar övergick till en skärstil av matning. En annan möjlig funktion var att förhindra att mat fastnade mellan hajarnas tänder, vilket kan leda till tandköttssjukdomar. Men om locken tjänade ett syfte, varför förlora dem?

"Det är fortfarande ett mysterium, ", sa han. "Vi undrar om något var tweaked i den genetiska vägen för tandutveckling."

Perez fascination för fossila hajar började vid 6 års ålder när han besökte Calvert Marine Museum.

"Jag fick ta hem en hajtand från en upptäcktslåda. Det satte mig igång på hela karriärvägen med att studera fossiler, " han sa.

Den första tanden skapade en besatthet hos Perez, som bodde ungefär en timme från Calvert Cliffs. På familjeresor till stränderna på den norra änden av klipporna, han tillbringade sin tid med att kamma området efter hajtänder.

"Det var det enda jag ville göra, " sa han. "På en typisk resa, Jag skulle gå därifrån med i genomsnitt 300 tänder."

För denna studie, han förlitade sig på ansträngningar från andra strandkomare:Den stora majoriteten av tänderna som analyserades i studien upptäcktes av amatörer av fossilsamlare och donerades till museisamlingar.

"Denna studie är nästan helt byggd på bidrag från amatörer, yrkespaleontologer, " sade han. "De är en värdefull del av forskningen."