‘Ik heb nog nooit zoiets gezien’ – Ongebruikelijk 550 miljoen jaar oud fossiel lost de fossiele paradox op

Het onderzoek levert nieuwe inzichten op in de vroege evolutie van dieren.

Onderzoekers onder leiding van Shuhai Xiao van Virginia Tech hebben een 550 miljoen jaar oud fossiel van een zeespons ontdekt, wat een gat van 160 miljoen jaar in het fossielenbestand benadrukt. Dit fossiel, dat suggereert dat vroege sponzen geen minerale skeletten hadden, biedt nieuwe inzichten in de evolutie van een van de oudste dieren en beïnvloedt de manier waarop paleontologen naar oude sponzen zoeken.

Op het eerste gezicht lijkt de eenvoudige zeespons geen mysterieus wezen. Geen brein. Geen darm. Geen probleem als het 700 miljoen jaar oud is. De overtuigende sponsfossielen dateren echter slechts ongeveer 540 miljoen jaar oud, waardoor er een gat van 160 miljoen jaar in het fossielenbestand overblijft.

In een artikel dat op 5 juni in het tijdschrift werd gepubliceerd natuurrapporteerden geobioloog Shuhai Xiao en zijn medewerkers van Virginia Tech over een 550 miljoen jaar oude mariene spons van ‘verloren jaren’ en suggereerden dat zelfs oudere mariene sponzen nog geen minerale skeletten hadden ontwikkeld, wat nieuwe criteria opleverde voor het zoeken naar verloren fossielen.

Het mysterie van de verdwijning van zeesponzen draait om een ​​paradox. Schattingen van de moleculaire klok, waarbij het aantal genetische mutaties wordt gemeten dat zich in de loop van de tijd ophoopt, suggereren dat sponzen ongeveer 700 miljoen jaar geleden moeten zijn geëvolueerd. Er zijn echter geen overtuigende sponsfossielen gevonden in zulke oude rotsen.

Dit mysterie is al jaren onderwerp van discussie onder zoölogen en paleontologen.

Deze nieuwste ontdekking vult de evolutionaire stamboom van een van de oudste dieren aan, verklaart hun opvallende afwezigheid in oude rotsen en verbindt de punten met Darwins vragen over wanneer ze evolueerden.

Xiao’s baanbrekende ontdekking

Xiao, onlangs benoemd tot lid van de National Academy of Sciences, zag het fossiel vijf jaar geleden voor het eerst, toen een medewerker hem een ​​foto stuurde van een exemplaar dat was opgegraven langs de Yangtze-rivier in China. “Ik heb nog nooit zoiets gezien”, zegt Xiao, lid van de faculteit van het College of Science. “Vrijwel onmiddellijk besefte ik dat het iets nieuws was.”

Xiao en zijn collega’s van de Universiteit van Cambridge en het Nanjing Instituut voor Geologie en Paleontologie begonnen één voor één de mogelijkheden uit te sluiten: geen zakpijp, geen zeeanemoon en geen koraal. Zou het een ongrijpbare oude zeespons kunnen zijn, vroegen ze zich af?

Shuhai Xiao, een geobioloog bij Virginia Tech, en zijn collega’s rapporteerden een 550 miljoen jaar oud fossiel van de zeespons, waarmee een leemte werd opgevuld in de evolutionaire stamboom van een van de oudste dieren. Foto door Spencer Coppage voor Virginia Tech. Krediet: Spencer Coppage voor Virginia Tech

In een eerdere studie gepubliceerd in 2019, Xiao en zijn team stelden voor Vroege sponzen lieten geen fossielen achter omdat ze niet het vermogen ontwikkelden om de harde, naaldachtige structuren te genereren, bekend als spicula, die kenmerkend zijn voor de huidige zeesponzen.

Leden van Xiao’s team volgden de evolutie van sponzen via het fossielenbestand. Naarmate ze teruggingen in de tijd, werden de spicula van de spons organischer van samenstelling en minder gemineraliseerd.

“Als je extrapoleert, waren de eerste wezens waarschijnlijk wezens met een zacht lichaam, volledig organische skeletten en helemaal geen mineralen,” zei Xiao. “Als dit waar is, zouden ze de fossielen alleen kunnen overleven onder zeer bijzondere omstandigheden, waarbij snelle fossielen de ontbinding overtroeven.”

Later in 2019 vond Xiao’s internationale onderzoeksteam een ​​sponsfossiel dat onder dergelijke omstandigheden bewaard was gebleven: een dunne laag marien carbonaatgesteente waarvan bekend is dat het een overvloed aan zachte dieren herbergt, waaronder enkele micro-organismen. De oudste mobiele dieren.

“Vaker wel dan niet gaat dit type fossiel verloren in het fossielenbestand,” zei Xiao. “De nieuwe ontdekking biedt inzicht in vroege dieren voordat ze zich ontwikkelen tot vaste delen.”

Nieuwe fossiele ontdekking en de implicaties ervan

Het oppervlak van het nieuwe sponsfossiel is bezaaid met een complexe reeks gewone dozen, elk verdeeld in kleinere, identieke dozen.

“Dit specifieke patroon suggereert dat onze gefossiliseerde zeesponzen het nauwst verwant zijn aan een bepaalde soort Classificeren “Het is gemaakt van een glazen spons”, zegt Xiaoping Wang, een postdoctoraal onderzoeker aan het Nanjing Institute of Geology and Paleontology en de Universiteit van Cambridge.

Een ander onverwacht aspect van het nieuwe sponsfossiel is de grootte ervan. “Toen ik op zoek ging naar vroege sponsfossielen, verwachtte ik dat ze erg klein zouden zijn”, zegt medewerker Alex Liu van de Universiteit van Cambridge. “Het nieuwe fossiel is ongeveer 45 centimeter lang en heeft een relatief complex conisch lichaamsplan, wat veel van onze verwachtingen over het verschijnen van vroege sponzen in twijfel trekt.”

Hoewel het fossiel een aantal ontbrekende jaren opvult, biedt het onderzoekers ook belangrijke richtlijnen over hoe ze naar deze fossielen moeten zoeken – wat hopelijk later het begrip van de vroege evolutie van dieren zal vergroten.

“De ontdekking suggereert dat de eerste sponzen misschien sponsachtig maar niet glazig waren,” zei Xiao. “We weten nu dat we onze blik moeten verbreden bij het zoeken naar vroege sponzen.”

Referentie: “Een sponsfauna uit de Late Ediacaran Crown Group” door Xiaoping Wang, Alexander J. Liu, Zhi Chen, Chengxi Wu, Yarong Liu, Bin Wan, Qi Pang, Quanming Zhou, Shunlai Yuan en Shuhai Xiao, 5 juni 2024, natuur.
DOI: 10.1038/s41586-024-07520-y