Fosilní zuby staré 439 milionů let jsou převratnými dlouholetými názory na evoluci

Vzácné čínské fosilní zuby změnily názory vědců na evoluci obratlovců.

Mezinárodní tým vědců objevil pozůstatky zubatých ryb staré 439 milionů let, což naznačuje, že předci chondrichthyanů (žraloci a rejnoci) a kůstek (paprskoploutví a lalokoploutví) vznikli mnohem dříve, než se dosud myslelo.

Výsledky byly nedávno publikovány v prestižním časopise temperamentní povaha.

Odlehlé naleziště v jihočínské provincii Kuej-čou přineslo pozoruhodné fosilní objevy, včetně osamělých zubů identifikovaných jako náležející novému druhu (Qianodus doubleis) primitivních čelistnatých obratlovců ze starověkého siluru (asi před 445 až 420 miliony let). Qianodus, pojmenovaný po starověkém jménu dnešního Guizhou, měl neobvyklé hlemýždí zubní prvky nesoucí několik generací zubů, které byly vkládány během života zvířete.

Rekonstrukce plaveckého areálu Qianodus doubleis. Zápočet: IVPP

Jednou z nejvzácnějších fosilií nalezených na místě byly zubní spirochéty (neboli zefyty) Qianodus. Vzhledem k jeho malé velikosti, která zřídka přesahuje 2,5 mm, musel být studován při zvětšení pomocí viditelného světla a rentgenového záření.

Pozoruhodným rysem drobků bylo, že měly pár řad zubů umístěných ve vyvýšené střední oblasti od základny polštářků. Tyto takzvané primární zuby vykazují postupný růst velikosti, jak se přibližují k vnitřnímu (jazykovému) červu. Výrazné posunutí mezi dvěma řadami primárních zubů je to, co odlišuje květy Qianodus od květů jiných obratlovců. Ačkoli to nebylo dříve zjištěno v zubních polštářcích fosilních druhů, podobné uspořádání proximálních řad zubů je také přítomno v zubech mnoha moderních žraloků.

Hypotetický řez po délce otáčení zubu v bočním pohledu (komplexní typ Qianodus Duplicis). Vzorek je dlouhý více než 2 mm. Kredit: Chu et al.

Objev naznačuje, že známé skupiny čelistnatých obratlovců z takzvaného „rybího věku“ (před 420 až 460 miliony let) skutečně vznikly asi před 20 miliony let.

„Qianodus nám poskytuje první konkrétní důkazy o zubech a prodloužených čelistech z tohoto kritického raného období evoluce obratlovců,“ řekl Li Qiang z Qujing Normal University.

Na rozdíl od zubů moderních žraloků, které neustále vypadávají, vědci věří, že zubní polštářky Qianodus zůstaly v tlamě a zvětšovaly se, jak zvíře rostlo. Toto vysvětlení vysvětluje postupné zvětšování náhradních zubů a rozšiřování základny čelisti jako odpověď na pokračující nárůst velikosti čelisti během vývoje.

Pro výzkumníky byly klíčem k rekonstrukci růstu bublin dva vzorky v rané fázi tvorby, snadno identifikovatelné podle jejich výrazně menší velikosti a menšího počtu zubů. Srovnání s nejpočetnějšími zralými váčky poskytlo paleontologům vzácný pohled na evoluční mechaniku raných zubů obratlovců. Tato pozorování naznačují, že primární zuby byly vytvořeny jako první, zatímco přidání postranních (dalších) zubů se objevilo později v evoluci.

Přestavba Qianodus dupis, Primitivní čelistnatí obratlovci. Kredit: Zhang Heming

„Navzdory jejich výrazným vlastnostem byly zubní ciferníky hlášeny u mnoha vyhynulých linií chrupavek a osteoklastů,“ řekl Plamen Andreev, hlavní autor studie. „Některé z raných chrupavek dokonce stavěly své zuby zcela z těsně umístěných hrotů.“

Vědci tvrdí, že tomu tak bylo i v případě Qianoduse. K tomuto závěru došli poté, co prozkoumali drobné bublinky (1-2 mm dlouhé) z nového druhu synchrotronového záření – CT skenovacího procesu, který využívá vysokoenergetické rentgenové záření z urychlovače částic.

Profesor Chu Min z Ústavu paleontologie a paleoantropologie obratlovců v Čínská akademie věd.

Tato pozorování jsou podpořena fylogenetickým stromem, který identifikuje Qianoduse jako blízkého příbuzného vyhynulých skupin zubatých chondrichthyanů na bázi přeslenů.

„Naše upravená časová osa pro původ hlavních skupin čelistnatých obratlovců je v souladu s názorem, že k jejich počáteční diverzifikaci došlo v raném siluru,“ řekl profesor ZHU.

Objev Qianodus poskytuje konkrétní důkazy o zubatých obratlovcích podobných žralokům o desítky milionů let starších, než se dříve myslelo. Genetická analýza prezentovaná ve studii definuje Qianodusa jako chondrichthyanského primitivního živočicha, což znamená, že čelistnaté ryby byly již ve spodním siluru značně rozmanité a objevily se krátce po evoluci kosterní mineralizace u bezčelisťových linií předků obratlovců.

Evan Sansom, spoluautor studie, řekl: University of Birmingham.

Reference: „Nejstarší zuby gnathostomů“ od Plamena S. Andreeva a Evana J. temperamentní povaha.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05166-2