Fosilele de pești antici evidențiază ciudățenia strămoșilor noștri vertebrați

Doamne, ce dinți mici aveau.

O nouă comoară de fosile de pești vechi descoperite în sudul Chinei deschide o fereastră în cea mai veche istorie a vertebratelor cu fălci – un grup care cuprinde 99 la sută din toate vertebratele vii de pe Pământ, inclusiv oamenii. Situl de fosile, datat între 439 și 436 de milioane de ani în urmă, include o varietate revelatoare de specii de pești mici, dințișori și osoși, care nu au mai fost văzute până acum.

Diversitatea fosilelor din acest sit nu numai că umple o lacună evidentă în arhiva fosilă, dar evidențiază, de asemenea, ciudățenia existenței unei astfel de lacune, raportează cercetătorii în revista „Sept. 29”. Nature.

„Aceste descoperiri confirmă ceea ce susținem” de ani de zile, pe baza unor fragmente mai mici de fosile, spune Michael Coates, un paleobiolog de la Universitatea din Chicago care nu a fost implicat în cercetare.

Analizele genetice au indicat anterior această perioadă de timp, cunoscută sub numele de perioada Siluriană timpurie, ca fiind o eră de diversificare rapidă a vertebratelor cu fălci. Dar peștii cu dinți păreau să fi lăsat puține urme în registrul fosilelor. În schimb, în ceea ce privește înregistrările fosilelor, peștii fără fălci păreau să domine valurile la acea vreme. Iar peștii cu fălci care s-au păstrat au fost rareori osoși; majoritatea au fost condrichthyeni, strămoși vechi cartilaginoși ai rechinilor și razelor moderne.

Chongqing Lagerstätte – cuvântul paleontologilor pentru un ansamblu bogat de specii diverse, toate păstrate împreună într-un singur sit – „schimbă fundamental această imagine”, scriu paleontologul You-an Zhu de la Academia Chineză de Științe din Beijing și colegii din studiu. Situl abundă în pești cu dinți și oase, în special placoderme cu armură, dar prezintă doar un singur condrichthian.

o placă de rocă ce conține fosilele unei rude străvechi de rechin și de rază și ale unui pește cu fălci blindate, cu etichete pentru a indica locațiile fosilelor
Chongqing Lagerstätte, datat între 439 și 436 de milioane de ani în urmă, este un ansamblu divers de fosile recent descoperit, care conține unele dintre cele mai vechi pești cu fălci. Această placă din sit conține două specii de pești nou numite, ruda străveche a rechinului și a razei Shenacanthus vermiformis (1a și 1b) și un pește cu fălci blindate, Xiushanosteus mirabilis (2a și 2b).Y.-a. Zhu și alții/Natura 2022

Primele creaturi care au dezvoltat o coloană vertebrală au fost peștii, și au făcut-o în urmă cu aproximativ 480 de milioane de ani (SN: 10/25/18). Analizele genetice au sugerat că, în urmă cu aproximativ 450 de milioane de ani, acești pești au dezvoltat, de asemenea, fălci, pentru a se sfâșia mai bine între ei. Dar primele fosile complete ale unor astfel de pești cu fălci apar relativ târziu în registrul fosilelor, în urmă cu aproximativ 425 de milioane de ani. Până în perioada Devoniană, care s-a întins de la 419 milioane până la 359 milioane de ani în urmă, peștii cu fălci erau un fenomen global, ceea ce a făcut ca acea epocă să fie supranumită „Epoca Peștilor” (SN: 7/17/18).

Descoperirea sugerează, de asemenea, că strămoșul ambelor tipuri de pești cu fălci, osoase și
cartilaginoși, ar fi putut apărea mai devreme decât se credea, spune Coates. Este posibil ca ultimul strămoș comun al vertebratelor cu fălci moderne să fi apărut în timpul Marelui Eveniment de Biodiversificare Ordovician, care a început în urmă cu aproximativ 471 de milioane de ani (SN: 1/24/17). Până în prezent, oamenii de știință au găsit doar trei varietăți de fosile de corpuri de pești datând din acea perioadă, toate fără maxilar, fără înotătoare și „vag asemănătoare cu un mormoloc blindat de dimensiuni mari”, Coates
adaugă.

Iată o privire mai atentă asupra câtorva dintre locuitorii peștișori nou descoperiți în Chongqing Lagerstätte.

Mici, dar feroce

Aproximativ 20 de exemplare separate ale unui mic pește pe care cercetătorii l-au numit Xiushanosteus mirabilis au fost găsite în situl din Chongqing. Aceste descoperiri fac din acest animal cel mai abundent tip de pește din acel ansamblu fosil.

X. mirabilis avea doar 30 de milimetri lungime, cam cât o agrafă de hârtie, dar seamănă foarte mult cu placodermele blindate mai mari care vor apărea în viitor: Avea un scut cranian larg și osos și un corp acoperit cu solzi mici, în formă de diamant.

ilustrație a lui Xiushanosteus mirabilis
Conservarea cap-coadă a fosilelor de Xiushanosteus mirabilis (prezentată într-o randare artistică) a permis cercetătorilor să reconstruiască în detaliu anatomia peștelui.Heming Zhang

Abundența surprinzătoare a acestui tip de pește într-un sit de la începutul perioadei siluriene s-ar putea să se datoreze doar condițiilor norocoase de fosilizare – oasele mici și delicate de X. mirabilis și ceilalți pești cu fălci găsiți la Chongqing ar fi mai greu de păstrat decât exemplarele mai mari fără fălci din acea perioadă sau decât peștii osoși cu dinți mai rezistenți din perioada Devoniană târzie. Dar o altă posibilitate este ca acest sit să fie un sit aberant în epoca sa, care s-a întâmplat să fie popular pentru placoderme.

Un rechin micuț și puternic blindat.

Două tipuri de pești cu fălci au apărut în urmă cu aproximativ 450 de milioane de ani – și ambele își fac apariția în situl din Chongqing. Noul sit este remarcabil pentru diversitatea sa de osteichthyeni, pești cu fălci osoase precum X. mirabilis. Dar cartilaginoasele Shenacanthus vermiformis a petrecut, de asemenea, ceva timp în acest mediu.

reconstrucție de Shenacanthus vermiformis
Shenacanthus vermiformis (prezentat în această reconstrucție) a fost un pește cartilaginos mic, dar blindat, găsit alături de vecinii săi osoși în noul sit fosilic chinezesc.Heming Zhang

S. vermiformis este reprezentat de un singur exemplar la Chongqing, dar, ca și X. mirabilis, este excelent conservat de la cap la coadă. De asemenea, era micuță, având doar 22 de milimetri lungime. Deși avea un plan corporal asemănător cu cel al altor condrichthyeni, se deosebea într-un mod esențial: Ca și X. mirabilis, S. vermiformis era puternic blindat, cu plăci extinse pe partea inferioară și pe spate.

O perioadă de tranziție

Site-ul chinezesc nu face doar lumină asupra unor pești cu fălci vechi – oferă o fereastră către tranziția evolutivă a trăsăturilor corpului de la speciile fără fălci la cele cu fălci. O creatură fără fălci recent descoperită, denumită Tujiaaspis vividus, se dovedește a fi strâns înrudit cu un grup de pești cu fălci numite galeaspide, raportează cercetătorii într-o lucrare separată în același număr al revistei Nature.

reconstrucția lui Tujiaaspis vividus
Conservarea excelentă a peștelui fără maxilar Tujiaaspis vividus (prezentat în această reconstrucție) oferă noi informații despre evoluția înotătoarelor la verii săi cu fălci mai târzii.Heming Zhang

Fosilele bine conservate de T. vividus deschide noi oportunități pentru a afla cum rudele sale cu fălci au dobândit aranjamentul de aripioare, o tranziție pentru care au existat puține dovezi anterioare, scrie Matt Friedman, paleontolog la Universitatea Michigan din Ann Arbor, într-un comentariu în același număr al revistei Nature. Acest lucru se datorează faptului că galeaspidele au scuturi distinctive pentru cap, dar oamenii de știință nu au reușit până acum să se uite sub aceste scuturi fosilizate pentru a studia anatomia ascunsă.

Datorită acestor rude apropiate, cercetătorii au reconstituit modul în care înotătoarele perechi din peștii fără fălci au evoluat în etape pentru a deveni înotătoare pectorale și pelviene separate la verii lor cu fălci. Astfel de înotătoare sunt precursorii brațelor și picioarelor la tetrapodele ulterioare (SN: 5/30/18).