Ископаемые зубы возрастом 439 миллионов лет переворачивают с ног на голову давние взгляды на эволюцию

Редкие китайские ископаемые зубы изменили представления ученых об эволюции позвоночных.

Международная группа ученых обнаружила останки зубатых рыб возрастом 439 миллионов лет, что свидетельствует о том, что предки хондрихтианов (акул и скатов) и косточек (скаты и кистеперые рыбы) возникли гораздо раньше, чем считалось ранее.

Результаты были недавно опубликованы в престижном журнале вспыльчивый характер.

В отдаленном месте в провинции Гуйчжоу на юге Китая были обнаружены замечательные окаменелости, в том числе одиночные зубы, идентифицированные как принадлежащие новому виду (Qianodus doubleis) примитивных челюстных позвоночных древнего силурийского периода (около 445–420 миллионов лет назад). Qianodus, названный в честь древнего названия современного Гуйчжоу, имел необычные зубные элементы, похожие на улитки, с несколькими поколениями зубов, которые вставлялись на протяжении всей жизни животного.

Реконструкция плавательного Qianodus doubleis. 1 кредит

Одной из самых редких окаменелостей, найденных на этом месте, были зубные спирохеты (или зефиты) Qianodus. Из-за небольшого размера, редко превышающего 2,5 мм, его приходилось изучать под увеличением с использованием видимого света и рентгеновских лучей.

Примечательной особенностью крох было то, что у них была пара рядов зубов, расположенных в приподнятой средней области от основания подушечек. Эти так называемые молочные зубы постепенно увеличиваются в размерах по мере приближения к внутреннему (язычному) червю. Отличительное смещение между двумя рядами молочных зубов — это то, что отличает цветки Qianodus от цветов других позвоночных. Хотя ранее это не было обнаружено в зубных подушечках ископаемых видов, подобное расположение проксимальных зубных рядов также присутствует в зубах многих современных акул.

Гипотетический разрез по длине вертлюга зуба в виде сбоку (комплексный вид Кианодус Дуплицис). Образец имеет длину более 2 мм. Кредит: Чу и др.

Открытие указывает на то, что известные группы челюстных позвоночных так называемой «эпохи рыб» (от 420 до 460 миллионов лет назад) на самом деле возникли около 20 миллионов лет назад.

«Qianodus предоставляет нам первое конкретное свидетельство зубов и расширенных челюстей в этот критический ранний период эволюции позвоночных», — сказал Ли Цян из нормального университета Цюцзин.

В отличие от зубов современных акул, которые постоянно выпадают, исследователи считают, что зубные подушечки Qianodus оставались во рту и увеличивались в размерах по мере роста животного. Это объяснение объясняет постепенное увеличение сменных зубов и расширение основания челюсти в ответ на постоянное увеличение размера челюсти в процессе развития.

Для исследователей ключом к реконструкции роста пузырьков были два образца на ранней стадии формирования, которые легко идентифицировать по их значительно меньшим размерам и меньшему количеству зубов. Сравнение с наиболее многочисленными зрелыми пузырьками дало палеонтологам редкое представление об эволюционной механике зубов ранних позвоночных. Эти наблюдения показывают, что молочные зубы сформировались первыми, а добавление боковых (дополнительных) зубов произошло позже в эволюции.

Восстановление Кианодус Дуплицис, Примитивные челюстные позвоночные. Кредит: Чжан Хэмин

«Несмотря на их отличительные характеристики, зубные циферблаты фактически были обнаружены во многих вымерших хрящевых линиях и остеофитах», — сказал Пламен Андреев, ведущий автор исследования. «Некоторые из ранних хрящей даже построили свои зубы полностью из близко расположенных зубцов».

Исследователи утверждают, что то же самое было и с Qianodus. К такому выводу они пришли после исследования мелких бабочек (длиной 1-2 мм) нового вида с помощью синхротронного излучения — процесса компьютерной томографии, в котором используются высокоэнергетические рентгеновские лучи от ускорителя частиц.

Профессор Чу Мин из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии в Китайская академия наук.

Эти наблюдения подтверждаются филогенетическим древом, которое идентифицирует Qianodus как близкого родственника вымерших групп зубчатых хондрихтов на основе мутовок.

«Наша измененная временная шкала происхождения основных групп челюстных позвоночных согласуется с мнением о том, что их первоначальная диверсификация произошла в раннем силурийском периоде», — сказал профессор Чжу.

Открытие Qianodus предоставляет конкретные доказательства наличия зубатых акулоподобных позвоночных на десятки миллионов лет старше, чем считалось ранее. Генетический анализ, представленный в исследовании, определяет Qianodus как примитивный вид chondrichthyan, а это означает, что челюстные рыбы уже были весьма разнообразны в нижнем силуре и появились вскоре после эволюции скелетной минерализации в линиях предков бесчелюстных позвоночных.

Эван Сансом, соавтор исследования, сказал: Бирмингемский университет.

Ссылка: «Самые старые зубы гнатостома» Пламена С. Андреева и Эвана Дж. вспыльчивый характер.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05166-2