تغير الأسنان المتحجرة التي يبلغ عمرها 439 مليون عام الأفكار القديمة حول التطور

غيرت الأسنان الأحفورية الصينية النادرة معتقدات العلماء حول تطور الفقاريات.

اكتشف فريق دولي من العلماء بقايا أسماك مسننة يعود تاريخها إلى 439 مليون سنة ، مما يشير إلى أن أسلاف chondrichthyans الحديثة (أسماك القرش والشفنين) و osteichthyans (أسماك الراي والأسماك ذات الزعانف) ظهرت في وقت أبكر بكثير مما كان يعتقد سابقًا.

تم نشر هذه النتائج مؤخرًا في مجلة مرموقة طبيعة سجية.

أسفر موقع بعيد في مقاطعة قويتشو بجنوب الصين عن اكتشاف أحفوري مثير ، بما في ذلك أسنان معزولة من نوع جديد من الفقاريات الفكية (Qianodus doubleis) من العصر السيلوري القديم (حوالي 445 إلى 420 مليون سنة مضت). السيانوت ، الذي سمي على الاسم القديم لـ Guizhou اليوم ، يحتوي على عناصر أسنان غير عادية تشبه الحلزون تحمل أجيالًا متعددة من الأسنان التي تم إدخالها طوال حياة الحيوان.

https://www.youtube.com/watch؟v=1VOn8g8RGBA
إعادة بناء السباحة Qianodus doubleis. الائتمان: IVPP

واحدة من الحفريات النادرة الموجودة في الموقع هي لفائف الأسنان (أو الزفتين) من Cyanotus. نظرًا لصغر حجمها ، نادرًا ما يزيد عن 2.5 مم ، فقد كان لا بد من فحصها تحت التكبير بالضوء المرئي والإشعاع بالأشعة السينية.

من السمات البارزة للمغازل أنها تحتوي على زوج من صفوف الأسنان مرتبة في المركز المرتفع لقاعدة المغزل. تظهر ما يسمى بالأسنان الأولية نموًا تدريجيًا في الحجم مع اقترابها من الدودة الداخلية (اللغوية). يميز الإزاحة المميزة بين صفين من الأسنان الأولية فتيات Cyanotus عن تلك الموجودة في الفقاريات الأخرى. على الرغم من أن هذا لم يتم العثور عليه من قبل في فوط الأسنان للأنواع الأحفورية ، إلا أن ترتيبًا مشابهًا لصفوف الأسنان المجاورة موجود في أسنان العديد من أسماك القرش الحديثة.

قسم افتراضي بطول طول دوّارة السن في المنظر الجانبي (holotype Qianodus Duplicis) طول العينة أكثر من 2 مم. الائتمان: تشو وآخرون.

يشير الاكتشاف إلى أن المجموعات المعروفة من الفقاريات الفكية قد نشأت بالفعل منذ حوالي 20 مليون سنة ، أو ما يسمى بـ “عصر الأسماك” (420 إلى 460 مليون سنة).

قال Li Qiang من جامعة Gujing Normal: “يزودنا Cyaanotus بأول دليل قاطع على الأسنان وفكي التمديد من هذه الفترة المبكرة الهامة لتطور الفقاريات”.

يعتقد الباحثون على عكس أسنان أسماك القرش الحديثة التي تتساقط باستمرار ، فقد تم الاحتفاظ بحلقات أسنان Cyanotus في الفم وزاد حجمها مع نمو الحيوان. يوضح هذا التفسير التوسع التدريجي للأسنان البديلة وتمدد قاعدة المغزل نتيجة الزيادة المستمرة في حجم الفك أثناء التطور.

بالنسبة للباحثين ، كان المفتاح لإعادة بناء تطور الدوامات هو عينتان في مرحلة مبكرة من التكوين ، يمكن التعرف عليها بسهولة من خلال أحجامها الصغيرة بشكل ملحوظ وعدد أسنانها الأقل. أعطت المقارنات مع الفقرات الناضجة المتعددة لعلماء الأحافير لمحة نادرة عن الديناميات التنموية لأسنان الفقاريات المبكرة. تشير هذه الملاحظات إلى أن الأسنان الأولية تكونت أولاً ، بينما حدثت الأسنان الحلزونية الجانبية (الثانوية) أثناء التطور الإضافي.

إعادة الإعمار Qianodus Duplicis ، فقرة بدائية في الفك السفلي. الائتمان: تشانغ همينغ

قال بلامان أندرييف ، المؤلف الرئيسي للدراسة: “على الرغم من خصائصها المميزة ، فقد تم الإبلاغ عن جدلات الأسنان ، في الواقع ، في العديد من سلالات الغضروف والنباتات العظمية المنقرضة”. “طور بعض الغضروف الأوائل أسنانهم بالكامل من مغازل متقاربة.”

يقول الباحثون أن نفس الشيء حدث لـ Cyanotus. توصلوا إلى هذا الاستنتاج بعد فحص لفات صغيرة (بطول 1-2 مم) للكائنات الحية الجديدة بإشعاع السنكروترون – وهي عملية مسح بالأشعة المقطعية تستخدم أشعة سينية عالية الطاقة من معجل الجسيمات.

قال البروفيسور تشو مين من معهد الحفريات الفقارية وعلم الإنسان القديم: “لقد فوجئنا عندما وجدنا أن صفوف أسنان الزهرات بها إزاحة يسار أو يمين واضحة ، مما يشير إلى مواضع متعارضة للفك رامي”. الأكاديمية الصينية للعلوم.

يتم دعم هذه الملاحظات من خلال شجرة النشوء والتطور التي تحدد Cyanotus على أنها قريبة من مجموعات chondrichthyan المنقرضة ذات الأسنان اللولبية.

قال البروفيسور ZHU: “يتوافق الجدول الزمني المنقح لدينا لأصل المجموعات الرئيسية من الفقاريات الفكية مع الرأي القائل بأن تنوعها الأولي حدث في أوائل العصر السيلوري”.

يوفر اكتشاف Qianodus دليلًا قاطعًا على وجود الفقاريات ذات الأسنان والأشكال المسننة التي تشبه أسماك القرش قبل ملايين السنين مما كان يعتقد سابقًا. يعرّف التحليل الوراثي المقدم في الدراسة Cyanotus على أنه غضروفي بدائي ، مما يشير إلى أن الأسماك الفكية كانت بالفعل متنوعة للغاية في السيلوري السفلي وظهرت بعد تطور تمعدن العظام في سلالة أسلاف الفقاريات عديمة الفك.

قال إيفان سانسوم ، مؤلف مشارك في الدراسة: “هذا يدعو إلى التساؤل عن النماذج التطورية الحالية لأصل ابتكارات الفقاريات الرئيسية مثل الأسنان والفكين والزوائد المقترنة”. جامعة برمنجهام.

ملاحظة: Plamen S. أندرييف ، إيفان ج. Sansom و Qiang Li و Wenjin Zhao و Jianhua Wang و Chun-Chi Wang و Lijian Peng و Liantao Jia و Duo Qiao و Min Zhu ، 28 سبتمبر 2022 ، “أسنان gnathostome البدائية” ، طبيعة سجية.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05166-2