Прослеживание происхождения и развития челюстей - и других анатомических особенностей, общих для людей, - проливает свет на то, как мы появились.
Ключевые выводы
- Палеонтологи подозревают, что челюсти развились около 450 миллионов лет назад у водных видов. Но летопись окаменелостей не содержит челюстных видов старше 425 миллионов лет.
- В критическом месте окаменелостей в Южном Китае ученые, возможно, нашли недостающие фрагменты в палеонтологической летописи. Среди тысяч экземпляров они нашли новый вид древней акулы возрастом 439 миллионов лет - самый старый из обнаруженных видов с полностью сочлененной челюстью.
- Открытие дает важные сведения об эволюции челюстных позвоночных, включая человека.
Эволюция челюсти дала нашим предкам позвоночных значительные преимущества, которые позволили им распространиться по всему миру. При среднем укусе они могли использовать больше источников пищи. Они были более эффективны как в хищничестве, так и в защите.
Важность челюсти не обсуждается, но ее эволюционная хронология обсуждается. Мы знаем, что челюсть невероятно древняя, эволюционировавшая у рыб где-то между 425 и 450 миллионами лет назад. На самом деле челюстные позвоночные появились примерно за 200 миллионов лет до динозавров.
Тем не менее существует значительное расхождение между тем, когда молекулярные и филогенетические модели предполагают появление челюстных позвоночных (около 450 миллионов лет назад), и возрастом самых древних челюстных позвоночных в палеонтологической летописи, который составляет около 425 миллионов лет. старый. Исследователи долго пытались объяснить это несоответствие.
Ученые могли бы заполнить этот пробел замечательной находкой окаменелостей на юге Китая. В серии из четырех статей, опубликованных в журнале Nature, группа палеонтологов из Академии наук Китая, Педагогического университета Цюйцзин и Университета Бирмингема описывает несколько новых видов, раскрывающих ранее недокументированное разнообразие челюстных позвоночных.
Находки обеспечивают наиболее надежную поддержку идеи о том, что челюстные позвоночные излучали широко задолго до того, что показывают летописи окаменелостей.
Рыбалка на удачу
Удача играет значительную роль в палеонтологии. Ученым нужно немного удачи, когда они выбирают, где проводить раскопки, а сами найденные организмы могут быть легко потеряны во время усилий по их сохранению. Если условия неправильные, окаменелости ключевых персонажей нашей эволюционной истории будут потеряны для истории.
Иногда удача улыбается нам. Рассматриваемые окаменелости были обнаружены на участке в Чунцине в 2019 году. Исследователи быстро поняли, что имеют дело с Konservat-Lagerstätte - немецким словом, описывающим осадочный слой с органическими остатками, которые необычайно хорошо сохранились.
В Чунцинском заливе ученые обнаружили более десяти родов челюстных рыб. Все экземпляры были маленькими и хрупкими, что позволяет предположить, что вне контекста Lagerstätte они были бы потеряны из-за деградации окружающей среды или падальщиков. Многие водные организмы рассматриваемого периода в основном состояли из хрящей, материала с гораздо меньшей вероятностью выживания в течение геологического времени. Находки Чунцинского Лагерштетта дали ученым удивительно редкое представление о жизни полмиллиарда лет назад.
Среди множества окаменелостей самым поразительным открытием был Fanjingshania renovata. (Фаньцзиншания названа в честь горы Фаньцзин, объекта ЮНЕСКО, расположенного примерно в 100 км к северо-востоку от местонахождения типа. Renovata в переводе с латыни означает «обновление», намекая на способность этого вида реконструировать свои кости.) В этом месте было найдено поразительное количество 1000 экземпляров этого вида, и исследователи установили, что им около 439 миллионов лет.
Fanjingshania не сразу вписывалась ни в одну из известных групп. Хотя челюстная рыба имеет дермальные плечевые пластины и шипы плавников, общие для chondrichthyans (хрящевых рыб), в ее костях наблюдается масштабная реконструкция, связанная с развитием скелета костистых рыб и людей.
Переписывание истории
Ученые использовали филогенетическое моделирование, чтобы подтвердить свою гипотезу о том, что Fanjingshania представляет собой раннюю ветвь примитивных хондрихтианов, отодвинув возраст стволовых хондрихтианов примерно на 20 миллионов лет назад. Кроме того, поскольку у Fanjingshania были черты как костных, так и хрящевых рыб, ученые смогут лучше идентифицировать предшественников акул и костистых рыб, что позволит нам более точно наметить эволюцию этих линий рыб. Например, акулоподобные чешуйки ордовикского периода, вероятно, являются акулами с характеристиками, очень похожими на фанцзиншанию.
Профессор Чжу Минь из Китайской академии наук заявил в своем заявлении, что «новые данные позволили нам поместить Fanjingshania в филогенетическое древо ранних позвоночных и получить столь необходимую информацию об этапах эволюции, ведущих к происхождение важных приспособлений позвоночных, таких как челюсти, сенсорные системы и парные придатки».
Наряду с Fanjingshania ученые описывают и другие находки, такие как Tujaaspis Vividus, бесчелюстная рыба из группы, называемой галеспидами, которая плохо сохраняется. На самом деле, из десятков тысяч ископаемых галеспидов, которые у нас есть, большинство представляют собой просто головы. Tujaaspis Vividus в этих раскопках - первый почти неповрежденный экземпляр, обнаруженный исследователями.
Кроме того, у Quiandus duplicus, найденного в провинции Гуйчжоу, самые старые зубы среди всех ранее описанных животных, примерно на 14 миллионов лет. Наконец, в другой статье описываются челюстные рыбы Xiushanosteus mirabilis и Shenacanthus vermiformis. Эти открытия могут помочь нам лучше понять возникновение челюстных позвоночных.
Эти прорывные открытия добавляют больше данных к важной и ранее малоизвестной части истории эволюции позвоночных. Отслеживание происхождения и развития челюстей - и других анатомических особенностей, присущих людям, - не просто удовлетворяет наше любопытство. Это помогает пролить свет на тайну того, как мы появились.