439 miliónov rokov staré fosílne zuby prevracajú zažité predstavy o evolúcii

Vzácne čínske fosílne zuby zmenili presvedčenie vedcov o evolúcii stavovcov.

Medzinárodný tím vedcov zistil, že zubaté ryby pochádzajú z obdobia pred 439 miliónmi rokov, čo naznačuje, že predkovia moderných chondrichthiánov (žraloky a raje) a osteichthianov (ryby s lúčovitými a laločnatými plutvami) vznikli oveľa skôr, ako sa pôvodne predpokladalo.

Zistenia boli nedávno publikované v prestížnom časopise Príroda,

Odľahlé miesto v juhočínskej provincii Kuej-čou prinieslo veľkolepé fosílne nálezy vrátane osamelých zubov patriacich novému druhu primitívneho čeľustného stavovca (Kianodus duplisis) zo starovekého silúrskeho obdobia (asi pred 445 až 420 miliónmi rokov). Qianodus, pomenovaný podľa starovekého názvu súčasného Guizhou, mal nezvyčajné špirálovité zubné prvky, ktoré niesli niekoľko generácií zubov, ktoré boli vložené počas života zvieraťa.

Rekonštrukcia plávania Qianodus duplikis. Kredity: IVPP

Jednou z najvzácnejších fosílií nájdených na tomto mieste bola zubná špirála (alebo závitnica) Keanodusa. Kvôli ich malej veľkosti, ktorá zriedka presahuje 2,5 mm, museli byť študované pri zväčšení viditeľným svetlom a röntgenovým žiarením.

Charakteristickým znakom praslenov je to, že majú pár zubov, ktoré sú inštalované vo vyvýšenej centrálnej oblasti základne praslenov. Tieto takzvané primárne zuby vykazujú postupný nárast veľkosti, keď sa približujú k vnútornému (lingválnemu) víru. Výrazný posun medzi radmi dvoch primárnych zubov je to, čo odlišuje klad Cyanodus od iných stavovcov. Hoci nebol objavený v kloch prvých fosílnych druhov, podobné usporiadanie zubov je prítomné aj v zuboch mnohých moderných žralokov.

Virtuálny rez pozdĺž dĺžky zuba v bočnom pohľade (holotyp duplicita kyanodusu) vzorka má dĺžku niečo vyše 2 mm. Poďakovanie: Zhu, et al.

Objav naznačuje, že známa skupina stavovcov čeľusťových z takzvaného „veku rýb“ (pred 420 až 460 miliónmi rokov) bola založená už asi pred 20 miliónmi rokov.

„Qianodus nám poskytuje prvé konkrétne dôkazy o zuboch a predĺžených čeľustiach z tohto dôležitého raného obdobia evolúcie stavovcov,“ povedal Li Qiang z Qiaojing Normal University.

Na rozdiel od neustále padajúcich zubov moderných žralokov sa vedci domnievajú, že kly Kianodusových zubov zostali v ústach a zväčšovali sa, keď zviera rástlo. Táto interpretácia vysvetľuje postupné rozširovanie náhradných zubov a rozširovanie základne špirály ako odpoveď na pokračujúci nárast veľkosti čeľuste počas vývoja.

Pre vedcov boli kľúčom k rekonštrukcii evolúcie praslenov dva exempláre v ranom štádiu formovania, ktoré boli ľahko rozpoznateľné podľa ich menšej veľkosti a menšieho počtu zubov. Porovnania s čoraz zrelšími praslenami poskytli paleontológom vzácny pohľad na vývojovú mechaniku skorých zubov stavovcov. Tieto pozorovania naznačujú, že primárne zuby sa vytvorili ako prvé, zatiaľ čo bočné (pomocné) špirálové zuby boli pridané neskôr vo vývoji.

prestavba Kianodus Duplis, Primitívny čeľustný stavovec. kredit: Zhang Heming

„Napriek ich zvláštnosti boli kly zubov zaznamenané u niekoľkých vyhynutých chondrichtských a osteichtských línií,“ uviedol hlavný autor štúdie Plamen Andreev. „Niektorí zo skorých chondrichthyanov mali zuby vytvorené výlučne z priľahlých pralenov.“

Vedci tvrdia, že to bol aj prípad Kianodusa. Dospeli k záveru po preskúmaní malých (1–2 mm dlhých) vírov nového druhu pomocou synchrotrónového žiarenia – CT skenovacieho procesu, ktorý využíva vysokoenergetické röntgenové lúče z urýchľovača častíc.

„Boli sme prekvapení, keď sme zistili, že v chrupe hrbolčekov sú zreteľné ľavé alebo pravé posuny, čo naznačuje polohu opozície voči rami čeľuste,“ povedal profesor Zhu Min z Inštitútu paleontológie a paleoantropológie stavovcov. Čínska akadémia vied,

Tieto pozorovania sú podporené fylogenetickým stromom, ktorý identifikuje Cyanodusa ako blízkeho príbuzného vyhynutých chondrichtských skupín so zubami založenými na špirále.

„Naša revidovaná časová os pôvodu hlavných skupín čeľustných stavovcov súhlasí s myšlienkou, že k ich skorej diverzifikácii došlo v ranom siluru,“ povedal prof. povedal ZHU.

Objav Qianodusu poskytuje solídne dôkazy o existencii zubatých stavovcov a zubných vzorov podobných žralokom o milióny rokov skôr, ako sa doteraz predpokladalo. Fylogenetická analýza prezentovaná v štúdii identifikovala Kianodusa ako primitívneho chondrichthiana, z čoho vyplýva, že čeľusťové ryby v spodnom siluru boli už dosť rôznorodé a rodová línia bezčeľustných stavovcov sa objavila krátko po evolúcii kostrovej mineralógie.

„To spochybňuje súčasný evolučný model pre vznik veľkých inovácií stavovcov, ako sú zuby, čeľuste a párové prívesky,“ povedal Ivan Sensum, spoluautor štúdie. University of Birmingham,

Odkaz: „Najstaršie gnathostomické zuby“ Plamen S. Andreev, Ivan J. od Sansom, Qiang Li, Wenjin Zhao, Jianhua Wang, Chun-chih Wang, Lijian Peng, Liantao Jia, Tuo Qiao a Min Zhu, 28. septembra 2022, Príroda,
DOI: 10.1038/s41586-022-05166-2