De kop van een oude kaakloze vis, gefossiliseerd in 3D, verwijst naar de evolutie van schedels van gewervelde dieren

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke vooruitgang en meer.

CNN
—

Honderden miljoenen jaren geleden zwommen kaakloze vissen door de zeeën van de aarde, hun hersenen aan de buitenkant beschermd door een gepantserde huid en aan de binnenkant door platen gemaakt van kraakbeen. Wetenschappers verzamelen nog steeds informatie over hoe de schedels van moderne gewervelde dieren zijn geëvolueerd uit oude voorouders van vissen, de eerste dieren met ruggengraat. Nu vult de nieuwste analyse van een verbluffend fossiel enkele hiaten op.

Het exemplaar – een 455 miljoen jaar oude gelede schedel – behoort tot de kaakloze vis Eriptychius americanus. Ontdekt in de Harding Sandstone Formation in Colorado, is het het oudste 3D-fossiele bewijs van de schedelanatomie bij vroege gewervelde dieren, volgens een studie die woensdag in het tijdschrift is gepubliceerd. natuur.

De moderne gewervelde afstammelingen van kaakloze vissen vormen twee groepen: de kaakloze gewervelde dieren, de kaakloze hagfishes en de prikken. De opstelling van de E. americanus-schedel was anders dan alles wat je ziet bij levende gewervelde dieren of bij uitgestorven visverwanten, met niet-gefuseerde delen van kraakbeen – sommige symmetrisch en andere asymmetrisch – helemaal aan de voorkant van het hoofd en rond de mond, reukorganen en ogen. .

“Je kunt deze vreemde combinaties van ongepaard en gepaard kraakbeen in niets anders vinden”, zegt hoofdonderzoeksauteur Dr. Richard Dearden, een postdoctoraal onderzoeker bij het Centrum voor Natuurbiodiversiteit in Leiden, Nederland. “Dus het is heel spannend.”

In 1949 werd versteend hoofdkraakbeen ontdekt Beschreven in 1967 Geschreven door wijlen paleontoloog Robert Dennison, curator van fossiele vissen in het Field Museum of Natural History in Chicago. Denison splitste de rots met het fossiele materiaal in twee stukken; In één daarvan loste hij de gesteentematrix op met zuur en suspendeerde hij het fossiel in epoxy, zei Dearden.

De analyse van Denison onthulde schubben en uniek gevormde, kraakbeenachtige gepantserde structuren. Maar destijds was het onmogelijk om dieper te kijken zonder het fossiel in stukken te snijden en te vernietigen, zei Dearden.

“De details die je uit het oppervlak van een fossiel kunt halen, zijn niet echt genoeg om er iets mee te kunnen doen”, legde hij uit. Om deze reden is het exemplaar decennialang wetenschappelijk opnieuw onderzocht, omdat het als interessant werd gezien ‘maar in wezen onbruikbaar’.

Met behulp van CT-scans konden Dearden en zijn collega’s het kraakbeen identificeren en visualiseren. Dearden vertelde CNN dat het team een ​​digitaal 3D-model van de schedel van de vis heeft gereconstrueerd. (Hij voerde het onderzoek uit aan de Universiteit van Birmingham in Groot-Brittannië.)

“Ik vermoed dat de reden dat het zo lang duurde voordat iemand ze scande, is dat zo weinig mensen daadwerkelijk aan deze Ordovicium-vissen werken, en dit zijn het soort fossielen waarvoor je echt een specialist nodig hebt om hun potentieel te herkennen,” zei hij. e-mail.

Gepantserd en kaakloos

Kaakloze vis Ordovicium periode – 488,3 miljoen tot 443,7 miljoen jaar geleden – ostracoderms genoemd, naar hun gepantserde huid, en de meeste zijn bekend van fossielen die alleen hun buitenste pantser hebben behouden, zei Dearden.

“Alles wat we weten over de binnenkant van hun hoofden is feitelijk gemodelleerd rond dit pantser”, legt Dearden uit. “Je ziet de ooggaten in dit buitenste pantser, en je gaat ervan uit dat daar de ogen in de schedel zitten. Maar eigenlijk weten we eigenlijk niets over wat erin zit.”

De auteurs van het onderzoek identificeerden tien fragmenten van kraakbeenschedels in het monster, zes in epoxy en vier in de rotsmatrix. Eromheen wikkelen schubben en kanalen, die mogelijk sensorische of vasculaire structuren bevatten, strekken zich uit door het kraakbeen.

Er blijven vragen bestaan ​​over de evolutie van de schedel, zoals het doel van de kanalen die in het fossiel te zien zijn en waarom al het kraakbeen geconcentreerd lijkt te zijn aan de voorkant van de schedel van de vis. Het is mogelijk dat er meer kraakbeen aan de achterkant van het hoofd zat dat bij dit exemplaar niet bewaard was gebleven, zei Dearden.

Wanneer verschenen kaken voor het eerst bij vissen? Hij voegde eraan toe dat de zaak nog steeds onduidelijk is.

“Dit fossiel vult echter een leemte in onze kennis van de evolutie van gewervelde hoofden”, zegt paleontoloog Lauren Salan, assistent-professor bij de Macroevolution Unit van het Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University in Japan.

“Deze kloof komt deels doordat de voorouders van de Ordovicium-kaakvissen relatief zeldzaam waren en meestal beperkt waren tot zeer ondiepe zeewateren. Na de dood worden de overblijfselen van deze vroege vissen meestal vernietigd door golven”, zegt Salan, die onderzoek doet naar de oorsprong van mariene wateren. biodiversiteit en was niet betrokken bij het onderzoek, inclusief Eriptychius, en we vinden in de eerste plaats stukken.”

“Als gevolg hiervan hebben we beperkt fossiel materiaal en bijna geen complete hoofden”, vertelde Salan aan CNN. “Het behoud van het interne materiaal van deze vissen is een enorme ontdekking en een enorme stap voorwaarts.”