Geburt der Kiefer: Winzige Fische können uralte Vorfahren sein

Die Überreste eines 415 Millionen Jahre alten Fischschädels aus Sibirien - obwohl winzig klein - geben Hinweise auf die Ursprünge aller Kiefer-Wirbeltiere, von Reptilien bis zu Menschen, eine neue Studie findet.

In den 1970er Jahren haben die Forscher den etwa 0,8 Zentimeter langen Schädel entdeckt und das Exemplar als Knochenfisch klassifiziert. Es gibt zwei Haupttypen von lebenden Kiefer-Wirbeltieren: solche aus Knochen und solche aus Knorpel. Nun zeigt eine neue, tiefere Untersuchung der Gehirnhülle des alten Fisches, dass das Fossil sowohl Knochenfische, wie Lachs und Forelle, als auch Fische aus Knorpel, einschließlich Haien und Mantas, aufweist.

Das sibirische Fossil legt auch nahe, dass Haie - die aus Knorpel bestehen und lange für primitiver gehalten wurden als knochengekrümmte Wirbeltiere - entwickelter sind, als bisher angenommen wurde, sagten die Forscher. [Siehe Fotos des alten sibirischen Fischschädels]

"Es ist ein sehr interessantes Fossil, und es ist sehr klein", sagte Sam Giles, leitender Forscher der Studie und Doktorand der Paläobiologie an der Universität Oxford im Vereinigten Königreich. "Es ist überraschend, dass so ein kleines Ding so viele Informationen enthalten kann."

Die Forscher nannten die neue Gattung Janusiscus schultzei, für "Janus", der römische Gott der Türen und Übergänge, der oft mit zwei Gesichtern dargestellt wird, und des lateinischen "Piscis" für Fische. Die Art ist auch nach Hans-Peter Schultze von der University of Kansas benannt, der das Fossil 1977 erstmals beschrieben hat.

Giles und ihre Kollegen benutzten einen spezialisierten Computertomograph (CT), um den Schädel zu betrachten, der immer noch in den Felsen eingebettet war. Sie haben das Fossil Hunderte von Malen aus verschiedenen Blickwinkeln abgebildet, so dass sie ein 3D-Modell erstellen konnten.

Die unglaublich detaillierten Scans zeigen, dass der Fisch sensorische Linienkanäle auf seinem Schädel hat. Knochenfische verwenden diese Kanäle, die sich an der Außenseite des Körpers befinden, um Druckänderungen um sie herum zu erfassen und Räuber zu vermeiden.

Aber der Schädel hat auch Eigenschaften von Fischen aus Knorpel. Die Scans zeigten, dass sich Blutgefäße am Boden des Gehirns des alten Fisches befinden, die sich im Schädel oberhalb und zwischen den Kiefern befinden und das Gehirn mit Sauerstoff versorgen. Die Blutgefäße sind etwas, das "viel mehr wie [was] du in einem knorpeligen Fisch sehen würdest", sagte Giles Live Science.

Obwohl knochige und knorpelige Fische einen gemeinsamen Vorfahren hatten, spalteten sie sich vor rund 420 Millionen Jahren auseinander, sagte Giles. Das sibirische Fossil ist wahrscheinlich einer der gemeinsamen Vorfahren der beiden Gruppen und könnte Hinweise darauf geben, wie der früheste gemeinsame Vorfahre der Tiere aussah.

"Es gibt über 60.000 Arten von lebenden Wirbeltieren, und sie umfassen so ziemlich alles, was man sich vorstellen kann [mit einem Rückgrat], das an Land oder im Meer lebt", sagte Giles. "Aber wir wissen nicht wirklich, wie sie aussahen, als sie sich trennten."

Außerdem hätten Forscher lange geglaubt, dass der gemeinsame Vorfahr von Knochen- und Knorpelfischen mehr Knorpel als Knochen habe, sagte Giles. Dies würde bedeuten, dass Wirbeltiere aus Knorpel, wie etwa Haie, sich im Laufe der Zeit weniger entwickelt hätten als knöcherne Lebewesen.

"Aber was uns dieses Tier sagt, ist, dass der letzte gemeinsame Vorfahre der beiden Gruppen wirklich viel Knochen hatte", sagte Giles. "Haie sind also nicht Haie, die primitiv sind, sondern sind auf ihre Art sehr hochentwickelt und ebenso hoch entwickelt wie wir."

Die neuen Ergebnisse sind "wirklich bemerkenswert", sagte John Long, Professor für Paläontologie an der Flinders University in Adelaide, Australien, der nicht an der Studie beteiligt war.

"Ich denke, es ist eine höchst bedeutende Entdeckung, da die Entstehung und Diversifizierung moderner Knochenbacken-Fische immer noch geheimnisumwoben ist", sagte Long in einer E-Mail. "Aber Janiusiscus kommt uns einen großen Schritt näher, diesen großen evolutionären Übergang wirklich zu verstehen, von den primitiven Kieferfischen bis zum Beginn der modernen Kieferfischfauna. "

Fehlender Kiefer

Ironischerweise, obwohl die Spezies einer der frühesten gemeinsamen Vorfahren der Kiefer Wirbeltiere sein kann, fehlt sein Kiefer vom Fossil. "Vermutlich ist der Kiefer irgendwo in Sibirien in der Mitte des Flusses", sagte Giles.

Vielleicht werden es die Forscher eines Tages finden oder zumindest ein anderes Fossil mit ähnlichen Eigenschaften.

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