Skamieniałe ryby ujawniają najstarsze znane „szczęki”

Wspominam o oceanie i trudno nie myśleć o szczękach. Głębokie wody mają wiele pysków wypełnionych zębami: pułapki na niedźwiedzie dla rekinów i delfinów, rozluźnione usta dla ryb płytkich i koralowców oraz szczelinę fiszbinową dla gigantycznych wielorybów. Rybie szczęki w końcu wypełzły z mórz miliony lat temu i dały początek kręgowcom o szczękach, które mamy dzisiaj.

Ale kiedy pojawiła się taka ewolucyjna innowacja? Para skamieniałości odkryta w południowych Chinach sugeruje, że odpowiedź może leżeć dziesiątki milionów lat głębiej niż wcześniej sądzono. Odkrycia – które obejmują pięknie zachowane nowe gatunki wczesnych ryb, najstarsze znane zęby kręgowców i mnóstwo ryb pancernych – zostały opublikowane w środę w ciągu czterech lat. liście w naturze.

powiedział Matt Friedman, paleontolog z University of Michigan, który nie był zaangażowany w badania, ale napisał: Esej perspektywiczny towarzyszący pracom przyrodniczym.

Szczęki ryb wybuchły w zapisie kopalnym 419-359 milionów lat temu w okresie znanym jako epoka ryb lub dewon. Wszystkie ryby w tym wieku mają „wyraźnie napisane na swoich ciałach”, powiedział Michael Coates, paleobiolog z University of Chicago, który nie był zaangażowany w nowe prace. Obejmują one starożytne grupy, takie jak ryby bezszczękowe, wczesne podgatunki ryb bezszczękowych zwane plakodermami oraz nowoprzybyłe nowicjusze, takie jak ryby chrzęstne i ryby kostne. Pierwsza ryba, która wyskoczyła na ląd.

Jeden z artykułów, powiedział Per Ahlberg, paleontolog z Uniwersytetu w Uppsali w Szwecji i autor historii skamieniałości. Ale do niedawna można było z jednej strony policzyć liczbę użytecznych skamieniałości syluru.

Dziesięć lat temu naukowcy postanowili systematycznie badać 425-milionowe skały w późnosylurskich Chinach, powiedział Jay Jiequn, paleontolog z Chińskiej Akademii Nauk i autor jednego z artykułów naukowych. Zostali nagrodzeni kompletnymi skamieniałościami wczesnych ryb żuchwowych.

Zachęceni tym wkopali się w starożytne skały. W 2020 roku te wyprawy rybackie mają szczyt: para osadów poza Chongqing.

Dwa złoża skamieniałości dzieli kilka milionów lat, a każde z nich ma inny zestaw gatunków.

Dr Ahlberg powiedział, że łóżko liczące 436 milionów lat zawierało „małe rybki wielkości akwarium”, mierzące zaledwie kilka centymetrów długości, reprezentujące najstarszą znaną rybę z całą szczęką. Większość z nich to płaska, zbrojona powłoka typu Xiushanosteus mirabilis, która prawdopodobnie zamieszkiwała dno morskie. Istnieje również Shenacanthus vermiformis, chrzęstna ryba spokrewniona z rekinami i promieniami, ale z płytami pancerza podobnymi do tych z niespokrewnionej skóry – odkrycie, które sugeruje, że wczesne gatunki podobne do rekinów zachowały pancerze znalezione we wcześniejszych gałęziach rybiego drzewa genealogicznego. .

Najbardziej niezwykłym okazem z tego miejsca jest bezszczękowa ryba zwana Tujiaaspis vividus, mówi Philip Donoghue, paleontolog z University of Bristol i autor artykułu. Tysiące tarcz na głowę z tej rodziny gatunków jest znanych z zapisu kopalnego, ale Tujiaaspis zachował pierwszy znany korpus. Pojawia się niespodzianka: zestaw sparowanych płetw wystających z czaszki, który według dr Donoghue i współpracowników jest możliwym prekursorem płetw piersiowych i brzusznych znalezionych w gnathostomach, które dały początek rękom i nogom ryb, które poruszały się do Ziemia. Wcześniej naukowcy wierzyli, że dwa zestawy płetw ewoluowały oddzielnie między rybami bezszczękowymi i bezszczękowymi.

„To obala konwencjonalną mądrość o tym, jak powstają sparowane przydatki” – powiedział dr Donoghue.

Drugie stanowisko, które ma 439 milionów lat, zachowało bardziej znaczące skamieniałości. Jeden liść opisuje grupę kolców, łusek i płyt głowy zwierzęcia zwanego Fanjingshania renovata, Wszystkie z nich są martwe dla późniejszych przykładów ryb chrzęstnych. Inny rejestruje spiralę połączonych zębów – Najstarszy z kręgowców Z ryby o imieniu Qianodus dupis. Oba zwierzęta mocno należą do gałęzi ryb szczękowych zwanych chondrichthyans, grupy ryb chrzęstnych, która obejmuje współczesne rekiny, płaszczki i ratfish. (Drugą gałęzią są ryby kostne, takie jak łosoś i ludzie).

Obecność krewnych rekinów w tym miejscu sugeruje, że rozdzielenie między rybami chrzęstnymi i kostnymi rzeczywiście miało miejsce we wczesnym sylurze, powiedział dr Friedman. Łącznie oba stanowiska przesuwają pochodzenie szczęk i zębów kręgowców o około 14 milionów lat wstecz.

„To poważna zmiana w stosunku do ustalonej chronologii” – powiedział dr Friedman, co wymusi radykalne ponowne rozważenie wczesnych ekosystemów morskich.

Obecnie wydaje się, że szczęki pojawiły się już w wielkiej ordowickiej bioróżnorodności, w okresie od 485 milionów do 445 milionów lat temu, kiedy rządziły bezkręgowce morskie. Dr Coates powiedział, że kilka ryb znanych z tego okresu było bezszczękowych i generalnie nie robiło wrażenia. „Wyglądają jak kijanki okryte zbroją” – powiedział. „Więc ostatnią rzeczą, jakiej można by się spodziewać, są prymitywne rekiny i prymitywne ryby kostne wędrujące w tym samym czasie”.

W miarę jak paleontolodzy kontynuują kopanie we wczesnych skałach syluru w Chinach, odkryli więcej gatunków ryb. Jeśli chodzi o pierwszą rybę szczękową, naukowcy mogą wkrótce odkryć, że będą potrzebować większej łodzi.

„Jest bardzo prawdopodobne, że będzie więcej odkryć” – powiedział dr Ahlberg. „To nadużywane wyrażenie, ale mam to na myśli: to obiecuje całkowicie zrewolucjonizować nasze rozumienie pierwszego etapu ewolucji szczękowców”.