Fosília starodávnej bezčeľusťovej rybej hlavy v 3D náznakoch evolúcie lebiek stavovcov

Prihláste sa na odber vedeckého bulletinu CNN Wonder Theory. Preskúmajte vesmír s novinkami o fascinujúcich objavoch, vedeckých pokrokoch a ďalších,

cnn
,

Pred stovkami miliónov rokov plávali v pozemských oceánoch ryby bez čeľustí, ich mozgy boli zvonka chránené pancierovou kožou a zvnútra plátmi chrupavky. Vedci sa stále snažia prísť na to, ako sa lebky moderných stavovcov vyvinuli z týchto dávnych predkov rýb, ktorí boli prvými živočíchmi s chrbtovou kosťou. Teraz nedávna analýza veľkolepej fosílie vypĺňa niektoré z medzier.

Vzorka – kĺbová lebka stará 455 miliónov rokov – pochádza z bezčeľusťovej ryby Eryptychius americanus. Podľa štúdie publikovanej v stredu v časopise Nature bol objavený v Harding Sandstone Formation v Colorade a je najstarším 3D fosílnym dôkazom lebečnej anatómie u skorých stavovcov. Príroda,

Novodobí potomkovia bezčeľustnatých rýb tvoria dve skupiny stavovcov: čeľusťové stavovce a bezčeľusťové ryby a mihule. Usporiadanie lebky E. americanum sa nepodobalo ničomu, čo bolo možné vidieť u živých stavovcov alebo vyhynutých príbuzných rýb, s nezrastenými segmentmi chrupavky – niektoré symetrické, iné nie – na samom prednej časti hlavy a okolo úst, čuchových orgánov a očí.

„V ničom inom nenájdete tieto zvláštne súbory nepárových a párových chrupaviek,“ povedal vedúci autor štúdie Dr. Richard Dearden, postdoktorandský výskumný pracovník z Naturalis Biodiversity Center v Leidene v Holandsku. „Tak to je dosť vzrušujúce.“

Fosílna chrupka hlavy bola vykopaná v roku 1949 Popísané v roku 1967 Zosnulý paleontológ Robert Dennison, ktorý bol kurátorom fosílnych rýb v Field Museum of Natural History v Chicagu. Denison rozdelil horninu obsahujúcu fosílny materiál na dva kusy; V jednom rozpustili skalnatú matricu kyselinou a suspendovali fosíliu v epoxide, povedal Dearden.

Dennisonova analýza odhalila výrazne tvarované pancierové šupiny a štruktúry podobné chrupavke. Ale v tom čase nebolo možné získať hlbší pohľad na fosíliu bez toho, aby sme ju rozrezali a nezničili, povedal Dearden.

„Detaily, ktoré dokážete rozoznať z povrchu fosílie, nestačia na to, aby ste mohli skutočne čokoľvek urobiť,“ vysvetlil. Z tohto dôvodu bol exemplár vedecky skrytý po celé desaťročia, považovaný za potenciálne zaujímavý „ale v podstate nepoužiteľný“.

Pomocou CT skenov boli Dearden a jeho spoluautori schopní identifikovať a vizualizovať chrupavku. Tím zrekonštruoval digitálny model rybej lebky v 3D, povedal Dearden pre CNN. (Uskutočnil výskum na univerzite v Birminghame v Spojenom kráľovstve.)

„Mám podozrenie, že dôvod, prečo to niekomu trvalo tak dlho, kým to naskenoval, je ten, že na týchto ordovických rybách skutočne pracuje len veľmi málo ľudí a je to ten druh fosílií, kde naozaj musíte mať odborné znalosti,“ povedal. e-mail.

obrnené a bez čeľustí

ryby bez čeľustí ordovické obdobie – Pred 488,3 miliónmi až 443,7 miliónmi rokov – sa nazývajú ostracodermy kvôli ich pancierovej koži a väčšina z nich je známa z fosílií, ktoré si zachovali iba ich vonkajšie schránky, povedal Dearden.

„Všetko, čo vieme o vnútri ich hláv, je v podstate modelované podľa tejto škrupiny,“ vysvetlil Dearden. „Vidíte očné otvory v tejto vonkajšej schránke a predpokladáte, že oči sú priamo v lebke.“ „Ale v skutočnosti nevieme nič o tom, čo je tam vnútri.“

Autori štúdie identifikovali vo vzorke 10 fragmentov chrupavkovej lebky – šesť v epoxide a štyri v kamennej matrici. Okolo nich sú obalené šupiny a kanáliky, ktoré môžu držať zmyslové alebo cievne štruktúry prevlečené cez chrupavku.

Stále pretrvávajú otázky týkajúce sa vývoja lebky, ako je účel kanálov vo fosílii a prečo sa všetka chrupavka javí ako sústredená v prednej časti lebky ryby. Je možné, že v zadnej časti hlavy bolo viac chrupavky, ktorá sa v tomto exemplári nezachovala, povedal Dearden.

Keď sa u rýb prvýkrát objavili čeľuste „Stále to nie je jasné,“ povedal.

Napriek tomu paleontologička Lauren Salanová, odborná asistentka na oddelení makroevolúcie na Okinawskej univerzite pre vedu a technológiu v Japonsku, povedala: „Táto fosília vypĺňa medzeru v našich vedomostiach o vývoji hlavy stavovcov.“

„Tento rozdiel bol čiastočne spôsobený tým, že ordovickí predkovia čeľustných rýb boli relatívne vzácni a väčšinou sa obmedzovali na veľmi plytké morské vody. Po smrti boli pozostatky týchto skorých rýb, vrátane Eryptychia, zvyčajne zničené vlnami a nachádzame hlavne úlomky,“ povedal Sallon, ktorý skúma pôvod morskej biodiverzity a nebol zapojený do štúdie.

„V dôsledku toho máme obmedzený fosílny materiál a takmer žiadne kompletné hlavy,“ povedal Sallan pre CNN. „Zachovanie vnútorného obsahu týchto rýb je veľkým objavom a obrovským krokom vpred.“