Visfossielen werpen licht op de oorsprong van de kaken

In Zuid-China hebben paleontologen twee fossielrijke vindplaatsen gevonden die grote aantallen goed bewaarde visfossielen bevatten. De vondsten dateren uit de vroege Silurische periode, ongeveer 439 tot 436 miljoen jaar geleden, en omvatten de oudst bekende exemplaren van dennenmonden (Gnathostomata) – de groep gewervelde dieren waartoe wij mensen ook behoren. De ontdekking biedt nieuwe inzichten in de vroege evolutie van gewervelde dieren en opent een rijke schatkamer voor verder onderzoek.

Op een paar uitzonderingen na, zoals prikken en slijmprikken, hebben bijna alle moderne gewervelde dieren kaken. Het stelt hen in staat hun voedsel te grijpen, vast te houden en te versnipperen – een duidelijk evolutionair voordeel ten opzichte van dieren die afhankelijk zijn van voedselopname. Wetenschappers geloven dat de kaken, ook bekend als gnathostomata, ongeveer 450 miljoen jaar geleden zijn ontstaan. Fossiel bewijs uit deze periode is echter schaars, waardoor het moeilijk is om de vroege evolutionaire geschiedenis van deze groep gewervelde dieren te reconstrueren. De oudste fossielen van de beweeglijke kaakvissen die tot nu toe zijn geïdentificeerd, zijn ongeveer 425 miljoen jaar oud.

Twee nieuwe opgravingen

Een team onder leiding van You-an Zhu van de Chinese Academie van Wetenschappen in Peking heeft een groot aantal vroege Silurische visfossielen ontdekt, wat heeft bijgedragen aan het overbruggen van deze onderzoekskloof. In Chongqing en Guizhou in het zuiden van China hebben ze twee voorheen onbekende fossielen gevonden die de periode van ongeveer 439 tot 436 miljoen jaar geleden overspannen en goed bewaarde fossielen bevatten van dieren die toen leefden. “Tot nu toe kunnen we alleen maar dromen van zulke ongewone en vroege fossielen”, zegt co-auteur Per Ahlberg van de Universiteit van Uppsala in Zweden. “Ze zijn echter meer dan alleen een curiositeit; het zijn gegevens die vooral belangrijk zijn om onze oude hypothesen over het ontstaan ​​van onze stamboom te testen – en te bevestigen of te weerleggen.”

Naast vele andere fossielen ontdekten Chu en collega’s twee nieuwe soorten die ze in detail hebben bestudeerd en beschreven: de gepantserde vis Xiushanosteus mirabilis en de primitieve haai Shenacanthus vermiformis. Xiushanosteus mirabilis is ongeveer drie centimeter lang en is lid van Placoderms, een uitgestorven groep prehistorische gepantserde vissen die de oudst bekende gewervelde kaken waren. Met zijn platte, halfronde kop doet hij denken aan zijn kaakloze voorouders, maar vertoont hij ook kenmerken van vissen met een late kaak. Het biedt dus tot nu toe uniek inzicht in de vroege evolutie van de schedelvorm bij gewervelde dieren met kaken. Het lijkt wijdverbreid te zijn geweest in de tijd en regio waar het sediment vandaan kwam: de onderzoekers vonden 20 monsters.

Paleontologen hebben slechts één individu ontdekt van de nieuw beschreven tweede soort, Shenacanthus vermiformis. Deze lichaamslengte is 22 mm en als een vroege kraakbeenachtige vis is het een familielid van haaien. Hoewel de haaien van tegenwoordig alleen kleine schubben hebben, droeg Shenacanthus vermiformis een soort schouderpantser gemaakt van verschillende grote platen die het volledig omringden. Lichaam – een kenmerk dat eerder als typisch werd beschouwd voor placodermen en aangeeft dat de eerste kraakbeenachtige vissen waren gepantserd. “Er is lang gedacht dat andere kaakloze vissen zijn geëvolueerd van een haaiachtig archetype”, zegt Zhou. “Nu, met de ontdekking van Shenacanthus, kunnen we eindelijk bevestigen dat het tegenovergestelde waar is.”

Pioniers van kaak ledematen

In aparte artikelen, ook gepubliceerd in Nature, beschrijven andere onderzoeksteams ook goed bewaarde visfossielen uit nieuw ontdekte sedimenten. Analyse van een 436 miljoen jaar oude kaakloze vis uit de galeaspid-groep werpt voor het eerst licht op de vroege evolutie van vinnen en ledematen. Omdat alleen het hoofd bewaard is gebleven van alle eerder bekende fossielen van dit geslacht, is de rest van het lichaam lang een mysterie gebleven.

zegt hoofdauteur Zhikun Gai van de Chinese Academie van Wetenschappen. De nieuwe fossielen leveren het eerste bewijs voor de hypothese dat de borstvinnen en buikvinnen uiteenliepen.Later evolueerden de armen en benen uit een ononderbroken lijn van vinnen.

Vroege diversificatie van haaienvoorouders

Andere onderzoeksteams analyseerden de fossiele tanden van een voorheen onbekende haai-familielid genaamd Qianodus Duplicis en beschreven een stekelige haaiachtige vis genaamd Fanjingshania renovata – elk ongeveer 439 miljoen jaar oud. Dit duwt de oudst bekende voorbeelden van gewervelde tanden met 14 miljoen jaar terug.

“Deze opmerkelijke ontdekkingen werpen licht op een eens wazige periode”, schreef Matt Friedman van de Universiteit van Michigan in een commentaar bij de krant. “Het toont duidelijk een oude oorsprong voor gewervelde dieren met kaken en laat zien hoe sommige van hun onderscheidende kenmerken zijn geëvolueerd.” Naar zijn mening zullen de nieuwe fossielen waarschijnlijk een wetenschappelijk debat op gang brengen over hun onderscheidende kenmerken en de fijne kneepjes van hun classificatie. . “Maar hun collectieve boodschap is onmiskenbaar”, zei Friedman. “De diversiteit van gewervelde dieren met kaken is in volle gang sinds de vroegste stadia van het Siluur.”

Bronnen: You-an Zhu (Chinese Academie van Wetenschappen, Beijing, China) et al. doi: 10.1038/s41586-022-05136-8; Zhikun Gai (Chinese Academie van Wetenschappen, Peking, China) et al, doi: 10.1038/s41586-022-04897-6; Plamen Andreev (Chinese Academie van Wetenschappen, Peking, China) et al., doi: 10.1038/s41586-022-05166-2; Plamen Andreev (Chinese Academie van Wetenschappen, Peking, China) et al., doi: 10.1038/s41586-022-05233-8

© wissenschaft.de – Elena Bernard