Το σοκ του «καρχαρία» 439 εκατομμυρίων ετών αναγκάζει τους επιστήμονες να ξανασκεφτούν το χρονοδιάγραμμα της εξέλιξης

Ο αρχαίος καρχαρίας βρέθηκε στην Κίνα και είναι ο αρχαιότερος πρόγονος των ανθρώπων με σαγόνι.

Τα αρπακτικά της κορυφής των ωκεανών εμφανίζονται συχνά ως ζωντανοί καρχαρίες. Οι παλαιοντολόγοι μπόρεσαν να βρουν τα λείψανα αρχαίων προγόνων που προέρχονται από την Παλαιοζωική εποχή, που χρονολογούνται εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια πίσω. Αυτοί οι αρχαίοι «καρχαρίες», που συχνά αναφέρονται ως ακανθοδιανοί, ήταν καλυμμένοι με αγκάθια. Σε αντίθεση με τους σύγχρονους καρχαρίες, έχουν αναπτύξει μια οστέινη «ασπίδα» γύρω από τα ζευγαρωμένα πτερύγια τους.

Οι επιστήμονες σοκαρίστηκαν από την ηλικία ενός νεοανακαλυφθέντος είδους ακανθοδίου από την Κίνα. Αυτή η ανακάλυψη είναι το αδιαμφισβήτητο αρχαιότερο ψάρι με σαγόνι και προηγείται των πρώτων απολιθωμάτων ακανθωδίου σώματος κατά περίπου 15 εκατομμύρια χρόνια.

Τα ευρήματα των ερευνητών δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο περιοδικό ιδιοσυγκρασία φύση.

ξαναφτιάχνοντας τη ζωή Fanjingshania renovata. Πίστωση: Zhang Heming

Ανακατασκευάστηκε από χιλιάδες λεπτά σκελετικά θραύσματα, ΦαντζινγκτσάνιαΠήρε το όνομά του από το Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς της UNESCO Fanjingshan, είναι ένα παράξενο ψάρι με μια εξωτερική οστέινη «ασπίδα» και πολλαπλά ζεύγη αγκάθων πτερυγίων που το ξεχωρίζουν από ζωντανά ψάρια χωρίς γνάθους, χόνδρινους καρχαρίες, ακτίνες, οστεώδεις ακτίνες και λοβούς. Πτερύγιο ψάρι.

δοκιμή σε Φαντζινγκτσάνια από μια ομάδα ερευνητών από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, το Πανεπιστήμιο Qujing Normal και Πανεπιστήμιο του Μπέρμιγχαμ Αποκάλυψε ότι αυτό το είδος είναι ανατομικά κοντά σε εξαφανισμένες ομάδες ακανθωδών «καρχαριών» γνωστών συλλογικά ως ακανθοδιανοί. Σε αντίθεση με τους σύγχρονους καρχαρίες, οι ακανθοδιανοί έχουν δερματική οστεοποίηση στην περιοχή των ώμων που εμφανίζεται στοιχειωδώς στα ψάρια με γνάθο.

Ανακατασκευή Fanjingshania renovata στον ωκεανό. Πίστωση: Fu Buyuan και Fu Baozong

απολιθώματα Φαντζινγκτσάνια Ανιχνεύθηκαν σε δείγματα οστών από τον σχηματισμό Rongxi στην επαρχία Xiqian, στην επαρχία Guizhou, στην Κίνα.

Αυτές οι ανακαλύψεις παρέχουν επαληθεύσιμες αποδείξεις ότι τα μεγάλα συγκροτήματα σπονδυλωτών άρχισαν να διαφοροποιούνται δεκάδες εκατομμύρια χρόνια πριν από τα 420 εκατομμύρια χρόνια πριν από την έναρξη της λεγόμενης «Εποχής των Ψαριών».

Οι επιστήμονες ανακάλυψαν τα χαρακτηριστικά που διακρίνουν Φαντζινγκτσάνια όλων των άλλων γνωστών σπονδυλωτών. Έχει θωρακικές, προθωρακικές και προπυελικές ράχες συγχωνευμένες ως ενιαία μονάδα με τα ελάσματα της δερματικής ζώνης. Επιπλέον, διαπιστώθηκε ότι τα κοιλιακά και τα πλάγια τμήματα των πλακών ώμου εκτείνονται μέχρι το οπίσθιο άκρο των αγκάθων του θωρακικού πτερυγίου. Το είδος έχει διακριτικά λέπια κορμού και οι κορώνες αυτών των φολίδων αποτελούνται από μια σειρά οδοντικών στοιχείων (οδοντικών) διακοσμημένων με ακανόνιστες άκρες. Παραδόξως, η ανάπτυξη οδοντίνης καταγράφεται στις κλίμακες αλλά όχι σε άλλα μέρη του δερματικού σκελετού, όπως η σπονδυλική στήλη του πτερυγίου.

Μια εναλλακτική άποψη του Fanjingshania renovata. Πίστωση: Zhang Heming

Ο καθηγητής Chu Min από το Ινστιτούτο Παλαιοντολογίας και Ανθρωπολογίας Σπονδυλωτών (IVPP) στο Κινεζική Ακαδημία Επιστημών. «Τα νέα δεδομένα μας επέτρεψαν να βάλουμε Φαντζινγκτσάνια στο φυλογενετικό δέντρο των πρώιμων σπονδυλωτών και αποκτήστε τις απαραίτητες πληροφορίες σχετικά με τα εξελικτικά βήματα που οδηγούν στην προέλευση σημαντικών προσαρμογών των σπονδυλωτών, όπως οι γνάθοι, τα αισθητήρια συστήματα και τα ζευγαρωμένα εξαρτήματα».

Από την αρχή, ήταν ξεκάθαρο στους επιστήμονες ότι Στο Fangjingchanya Η ωμική ζώνη, με το σετ από αγκάθια πτερυγίων, είναι το κλειδί για τον εντοπισμό νέων ειδών στο εξελικτικό δέντρο των πρώιμων σπονδυλωτών. Βρήκαν ότι μια ομάδα ακανθοδιανών, γνωστών ως κλιματίδες, διέθετε ολόκληρο το σύνολο των σπονδυλικών άκρων που αναγνωρίζονται σε Φαντζινγκτσάνια. Επιπλέον, σε αντίθεση με τη φυσιολογική ανάπτυξη της πλάκας του δέρματος, η θωρακική οστεοποίηση του Φαντζινγκτσάνια Οι κλιματικοί οργανισμοί συγχωνεύονται σε τροποποιημένες κλίμακες κορμού. Αυτό θεωρείται ως μια εξειδίκευση της πρωτόγονης περίπτωσης των σπονδυλωτών με γνάθο όπου οι οστέινες πλάκες αναπτύσσονται από ένα μόνο κέντρο οστεοποίησης.

Μέρος του θωρακικού δερματικού σκελετού (τμήμα της θωρακικής σπονδυλικής στήλης συγχωνευμένο με την πλάκα της ωμικής ζώνης) από Fanjingshania renovata Εμφανίζεται στην κοιλιακή παρουσίαση. Πίστωση: Andreev et al

Απροσδόκητα, οστά απολιθωμάτων Φαντζινγκτσάνια Δείχνουν ενδείξεις εκτεταμένης απορρόφησης και αναδιαμόρφωσης που συνήθως σχετίζονται με τη σκελετική ανάπτυξη σε οστεώδη ψάρια, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων.

«Αυτό το επίπεδο τροποποίησης του σκληρού ιστού είναι άνευ προηγουμένου στον χόνδρο, μια ομάδα που περιλαμβάνει σύγχρονα χόνδρινα ψάρια και τους εξαφανισμένους προγόνους τους», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Δρ Plamen Andreev, ερευνητής στο Qujing Normal University. «Μιλάει για μεγαλύτερη ευελιξία ανάπτυξης από ό,τι είναι επί του παρόντος κατανοητό για τον ορυκτό σκελετό στην αρχή της διαφοροποίησης των σιαγόνων ψαριών».

χαρακτηριστικά απορρόφησης Φαντζινγκτσάνια Πιο εμφανής σε μεμονωμένες κλίμακες στελέχους που δείχνουν ενδείξεις χαλάρωσης στοιχείων της στεφάνης όπως τα δόντια και αφαίρεση του δερματικού οστού από τη βάση της ζυγαριάς. Τα δείγματα λεπτής κοπής και οι διαφάνειες υπολογιστικής τομογραφίας δείχνουν ότι αυτή η φάση απορρόφησης ακολουθήθηκε από εναπόθεση στοιχείων στεφάνης αντικατάστασης. Παραδόξως, τα πρώτα παραδείγματα σκελετικής αναδιαμόρφωσης βρίσκονται στην οδοντοφυΐα και τη δερματική οδοντοφυΐα (δόντια) εξαφανισμένων και ζωντανών οστέινων ψαριών. σε ΦαντζινγκτσάνιαΩστόσο, η απορρόφηση δεν στόχευσε μεμονωμένα δόντια ή δόντια, όπως έγινε στα οστεώδη ψάρια, αλλά αφαίρεσε μια περιοχή που περιελάμβανε πολλαπλούς οδοντικούς καπλαμάδες. Αυτός ο περίεργος μηχανισμός αντικατάστασης μοιάζει περισσότερο με την επισκευή του σκελετού από την τυπική αντικατάσταση δοντιών/δοντιών για σπονδυλωτά με γνάθο.

Το Chongqing Fish Fossil Repository είναι το πρώτο και μοναδικό στον κόσμο Lagerstätte Silurian Repository που διατηρεί τα γεμάτα σαγόνια ψάρια από το κεφάλι μέχρι την ουρά, παρέχοντας μια απαράμιλλη ευκαιρία να ρίξετε μια ματιά στην αναπαραγωγική «αυγή του ψαριού». Πίστωση: NICE Tech/ScienceApe

Η φυλογενετική υπόθεση της Fanjingshania χρησιμοποιώντας μια αριθμητική μήτρα που προέρχεται από παρατηρήσιμους χαρακτήρες επιβεβαίωσε την αρχική υπόθεση των ερευνητών ότι το είδος αντιπροσώπευε έναν πρώιμο εξελικτικό κλάδο του πρωτόγονου χόνδρου. Αυτά τα ευρήματα έχουν βαθιές συνέπειες για την κατανόησή μας για την εξελικτική ιστορία των ψαριών με γνάθο, επειδή συμφωνούν με μορφολογικές εκτιμήσεις ρολογιού της ηλικίας του κοινού προγόνου των χόνδρινων και οστέινων ψαριών, που χρονολογείται πριν από περίπου 455 εκατομμύρια χρόνια, σε μια περίοδο γνωστή ως Ορδοβικιανός.

Αυτά τα αποτελέσματα μας λένε ότι η έλλειψη αδιαμφισβήτητων υπολειμμάτων ψαριών με γνάθο από την περίοδο της Ορδοβίκιας μπορεί να εξηγηθεί από την έλλειψη δειγματοληψίας αλληλουχιών ιζημάτων από παρόμοια αρχαιότητα. Υποδεικνύουν επίσης μια ισχυρή προκατάληψη διατήρησης στα δόντια, τις γνάθους και τα αρθρωτά απολιθώματα σπονδυλωτών στα εντερικά στρώματα με Φαντζινγκτσάνια.

«Η νέα ανακάλυψη θέτει υπό αμφισβήτηση τα τρέχοντα μοντέλα εξέλιξης των σπονδυλωτών εντείνοντας σημαντικά το χρονικό πλαίσιο για την εμφάνιση ψαριών με σαγόνι από τους κοντινότερους άψυχους προγόνους τους», δήλωσε ο Δρ. Evan J.[{” attribute=””>University of Birmingham.

Reference: “Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China” by Plamen S. Andreev, Ivan J. Sansom, Qiang Li, Wenjin Zhao, Jianhua Wang, Chun-Chieh Wang, Lijian Peng, Liantao Jia, Tuo Qiao, and Min Zhu, 28 September 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05233-8