Bijna 440 miljoen jaar oude vondsten uit China behoren tot de eerste gewervelde dieren met kaken
Exemplaren van deze gepantserde vis met kaken genaamd Xiushanosteus mirabilis (getoond in de vertolking van een kunstenaar) domineren een nieuwe schat aan fossielen gevonden in Zuid-China die dateert uit het begin van de gewervelde dieren met kaken.
Mijn, wat een kleine tanden hadden ze.
Een nieuwe schat aan oude visfossielen opgegraven in Zuid-China opent een venster op de vroegste geschiedenis van gewervelde dieren met kaken – een groep die 99 procent van alle levende gewervelde dieren op aarde omvat, inclusief de mens. De fossielensite, gedateerd van 439 miljoen tot 436 miljoen jaar geleden, bevat een onthullende verscheidenheid aan nooit eerder geziene kleine, tandachtige, benige vissoorten.
De diversiteit van de fossielen op deze ene plek is niet alleen vult een flagrante leemte in het fossielenbestand, maar benadrukt ook de vreemdheid dat zo’n kloof bestaat, rapporteren onderzoekers in de 29 september Natuur.
‘Deze ontdekkingen bevestigen waar we al jaren voor pleiten’, gebaseerd op kleinere stukjes fossielen, zegt Michael Coates, een paleobioloog aan de Universiteit van Chicago die niet bij het onderzoek betrokken was.
Genetische analyses wezen eerder op deze periode, bekend als de vroege Silurische periode, als een tijdperk van snelle diversificatie van gewervelde dieren met kaken. Maar de tandvissen leken weinig sporen te hebben achtergelaten in het fossielenbestand. In plaats daarvan leken, wat het fossielenbestand betreft, op dat moment kaakloze vissen de golven te beheersen. En de kaken die bewaard zijn gebleven, waren zelden benig; de meeste zijn chondrichthyans, oude kraakbeenachtige voorouders van moderne haaien en roggen.
De Chongqing Lagerstätte – het woord van paleontologen voor een rijke verzameling van verschillende soorten die allemaal samen op één plek bewaard zijn gebleven – “verandert dat beeld fundamenteel”, schrijven paleontoloog You-an Zhu van de Chinese Academie van Wetenschappen in Peking en collega’s in het onderzoek. De site wemelt van de tandachtige, benige vissen, met name gepantserde placoderms, maar draagt slechts één chondrichthyan.
De eerste wezens die een ruggengraat ontwikkelden, waren vissen, en dat deden ze ongeveer 480 miljoen jaar geleden (SN: 25-10-18). Genetische analyses hebben gesuggereerd dat die vissen ongeveer 450 miljoen jaar geleden ook kaken ontwikkelden, hoe beter ze met elkaar konden kauwen. Maar de vroegste volledige fossielen van dergelijke kaken verschijnen relatief laat in het fossielenbestand, ongeveer 425 miljoen jaar geleden. In de Devoon periode, die 419 miljoen tot 359 miljoen jaar geleden besloeg, waren kakenvissen een wereldwijd fenomeen, wat in die tijd de bijnaam “Age of Fishes” verdiende (SN: 17-7-18).
De ontdekking suggereert ook dat de voorouder van beide soorten kaakvissen, benige en
kraakbeen, had eerder kunnen ontstaan dan gedacht, zegt Coates. Het is mogelijk dat de laatste gemeenschappelijke voorouder van moderne gewervelde dieren met kaken verscheen tijdens het Grote Ordovicium Biodiversificatie-evenement, dat ongeveer 471 miljoen jaar geleden begon (SN: 1/24/17). Tot op heden hebben wetenschappers slechts drie soorten fossielen van vislichamen gevonden die dateren uit die tijdsperiode, allemaal kaakloos, zonder vin en “vaag lijkend op een supergroot gepantserd kikkervisje”, Coates
voegt toe.
Hier is een nadere blik op enkele van de nieuw ontdekte visachtige bewoners van de Chongqing Lagerstätte.
Klein maar fel
Ongeveer 20 afzonderlijke exemplaren van een kleine vis die de onderzoekers hebben genoemd Xiushanosteus mirabilis werden gevonden op de Chongqing-site. Die vondsten maken het dier de meest voorkomende soort vis in die fossiele verzameling.
X. mirabilis was slechts ongeveer 30 millimeter lang, ongeveer de lengte van een paperclip, maar het vertoont een sterke gelijkenis met grotere gepantserde placodermen die in de toekomst zullen komen: het had een breed, benig hoofdschild en een lichaam bedekt met kleine, ruitvormige schubben .
De verrassende overvloed van dit soort vissen op een plek uit de vroege Siluurperiode is misschien te wijten aan gelukkige fossilisatieomstandigheden – de kleine, delicate botten van X. mirabilis en de andere kaakvissen die in Chongqing werden gevonden, zouden moeilijker te bewaren zijn dan de grotere kaakloze exemplaren van die tijd, of de robuustere tandbeenvissen uit het latere Devoon. Maar een andere mogelijkheid is dat deze site in zijn tijd een uitbijter is die toevallig populair was bij de placoderms.
Een zwaar gepantserde, kleine haai
Twee soorten kaakvissen ontstonden ongeveer 450 miljoen jaar geleden – en beide verschijnen op de Chongqing-site. De nieuwe site is opmerkelijk vanwege zijn diversiteit aan osteichthyans, benige kaakvissen zoals X. mirabilis. maar kraakbeenachtig Shenacanthus vermiformis bracht ook enige tijd door in deze omgeving.
S. vermiformis wordt vertegenwoordigd door slechts een enkel exemplaar in Chongqing, maar like X. mirabilis, het is uitstekend bewaard gebleven van kop tot staart. Het was ook klein, slechts 22 millimeter lang. Hoewel het een soortgelijk lichaamsplan had als andere chondrichthyans, verschilde het op één belangrijke manier: Like X. mirabilis, S. vermiformis was zwaar gepantserd, met uitgebreide platen aan de onderkant en achterkant.
Een tijd van overgang
De Chinese site werpt niet alleen licht op oude kakenvissen – het biedt een kijkje in de evolutionaire overgang van lichaamskenmerken van kaakloze naar kaken. Een nieuw ontdekt kaakloos wezen, genaamd Tujiaaspis vividusblijkt nauw verwant te zijn aan een groep kakenvissen genaamd galeaspidsrapporteren onderzoekers in een apart artikel in hetzelfde nummer van Natuur.
De goed bewaarde fossielen van T. vividus nieuwe kansen bieden om te leren hoe zijn kaken verwanten hun vinnen hebben verkregen, een overgang waarvoor weinig eerder bewijs is geweestschrijft Matt Friedman, een paleontoloog aan de Universiteit van Michigan in Ann Arbor, in een commentaar in hetzelfde nummer van Natuur. Dat komt omdat galeaspiden onderscheidende hoofdschilden hebben, maar wetenschappers hebben niet eerder onder deze versteende schilden kunnen kijken om de verborgen anatomie te bestuderen.
Dankzij deze naaste familieleden hebben de onderzoekers in elkaar gezet hoe gepaarde vinnen in de kaakloze vissen in fasen evolueerden om afzonderlijke borstvinnen en buikvinnen te worden bij hun neven met kaken. Dergelijke vinnen zijn de voorlopers van armen en benen in latere tetrapoden (SN: 5/30/18).
