Ископаемые зубы возрастом 439 миллионов лет опровергают давние представления об эволюции
Редкие китайские ископаемые зубы изменили представления ученых об эволюции позвоночных.
Международная группа ученых обнаружила останки зубатой рыбы возрастом 439 миллионов лет, что говорит о том, что предки современных хондрихтианов (акул и скатов) и остеихтианов (лучеперых и кистеперых рыб) произошли намного раньше, чем считалось ранее.
В отдаленном месте в провинции Гуйчжоу на юге Китая были обнаружены великолепные окаменелости, в том числе одиночные зубы, идентифицированные как принадлежащие новому виду (Qianodus duplicis) примитивных челюстных позвоночных древнего силурийского периода (около 445–420 миллионов лет назад). Qianodus, названный в честь древнего названия современного Гуйчжоу, обладал необычными спиралевидными зубными элементами, несущими несколько поколений зубов, которые вставлялись на протяжении всей жизни животного.
Реконструкция плавания Qianodus duplicis.
Одной из самых редких окаменелостей, найденных на этом месте, оказались спирали (или завитки) зубов Qianodus. Из-за крошечных размеров, редко превышающих 2,5 мм, их приходилось изучать под увеличением в видимом свете и рентгеновском излучении.
Заметной особенностью оборотов является то, что они содержали пару рядов зубов, расположенных в приподнятой медиальной области основания оборотов. Эти так называемые молочные зубы постепенно увеличиваются в размерах по мере приближения к внутренней (язычной) мутовке. Отчетливое смещение между двумя рядами первичных зубов - вот что отличает обороты Qianodus от оборотов других позвоночных. Хотя это ранее не было обнаружено в зубных оборотах ископаемых видов, подобное расположение близлежащих зубных рядов также присутствует в зубных рядах некоторых современных акул.
Открытие указывает на то, что хорошо известные группы челюстных позвоночных из так называемой «эпохи рыб» (от 420 до 460 миллионов лет назад) уже сформировались примерно на 20 миллионов лет раньше.
«Qianodus предоставляет нам первое осязаемое свидетельство наличия зубов и, соответственно, челюстей в этот критический ранний период эволюции позвоночных», — сказал Ли Цян из педагогического университета Цюцзин.
В отличие от постоянно выпадающих зубов современных акул, исследователи считают, что зубные завитки Qianodus оставались во рту и увеличивались в размерах по мере роста животного. Эта интерпретация объясняет постепенное увеличение сменных зубов и расширение основания оборотов в ответ на постоянное увеличение размера челюсти в процессе развития.
Для исследователей ключом к реконструкции роста оборотов были два экземпляра на ранней стадии формирования, легко идентифицируемые по заметно меньшим размерам и меньшему количеству зубцов. Сравнение с более многочисленными зрелыми оборотами дало палеонтологам редкое представление о механике развития зубных рядов ранних позвоночных. Эти наблюдения предполагают, что первичные зубы сформировались первыми, тогда как добавление боковых (добавочных) мутовочных зубов произошло позже в развитии.
«Несмотря на их особенности, завитки зубов были обнаружены у многих вымерших линий хондрихтов и остейхтов», — сказал Пламен Андреев, ведущий автор исследования. «Некоторые из ранних хондрихтианов даже построили свои зубы полностью из близко расположенных оборотов».
Исследователи утверждают, что то же самое было и с Qianodus. Они сделали этот вывод после изучения небольших (длиной 1–2 мм) завитков нового вида с помощью синхротронного излучения — процесса компьютерной томографии, в котором используются высокоэнергетические рентгеновские лучи от ускорителя частиц.
«Мы были удивлены, обнаружив, что зубные ряды оборотов имеют четкое смещение влево или вправо, что указывает на положение на противоположных ветвях челюсти», — сказал профессор Чжу Минь из Института палеонтологии позвоночных и палеоантропологии Китайской академии наук.
Эти наблюдения подтверждаются филогенетическим древом, которое идентифицирует Qianodus как близкого родственника вымерших групп хондрихтов с завитковыми зубными рядами.
«Наша пересмотренная хронология происхождения основных групп челюстных позвоночных согласуется с мнением о том, что их первоначальная диверсификация произошла в раннем силуре», — сказал профессор Чжу.
Открытие Qianodus является убедительным доказательством существования зубатых позвоночных и акульих зубных рядов, образовавшихся на десятки миллионов лет раньше, чем считалось ранее. Филогенетический анализ, представленный в исследовании, идентифицирует Qianodus как примитивного chondrichthyan, подразумевая, что челюстные рыбы уже были весьма разнообразны в нижнем силуре и появились вскоре после эволюции скелетной минерализации в предковых линиях бесчелюстных позвоночных.
«Это ставит под сомнение текущие эволюционные модели появления ключевых инноваций у позвоночных, таких как зубы, челюсти и парные придатки», — сказал Иван Сансом, соавтор исследования из Бирмингемского университета.
Комментарии