Een internationaal team van onderzoekers heeft 439 miljoen jaar oude overblijfselen van een getande vis ontdekt die suggereren dat de voorouders van moderne osteichthyans (straal- en lobvinvissen) en chondrichthyans (haaien en roggen) veel eerder zijn ontstaan ​​dan eerder werd gedacht.

Gerelateerde bevindingen zijn gepubliceerd in Nature op 28 september.

Een afgelegen plek in de provincie Guizhou in Zuid-China, met opeenvolgingen van sedimentaire lagen uit de verre Silurische periode (ongeveer 445 tot 420 miljoen jaar geleden), heeft spectaculaire fossiele vondsten opgeleverd, waaronder geïsoleerde tanden die zijn geïdentificeerd als behorend tot een nieuwe soort (Qianodus duplicis) van primitieve gewervelde kaken. Vernoemd naar de oude naam voor het hedendaagse Guizhou, bezat Qianodus eigenaardige spiraalvormige gebitselementen die meerdere generaties tanden droegen die gedurende het leven van het dier werden toegevoegd.

De tandspiralen (of kransen) van Qianodus bleken een van de minst voorkomende fossielen te zijn die op de site werden teruggevonden. Het zijn kleine elementen die zelden 2,5 mm bereiken en als zodanig onder vergroting met zichtbaar licht en röntgenstraling moesten worden bestudeerd.

Een opvallend kenmerk van de kransen is dat ze een paar tandenrijen bevatten die in een verhoogd mediaal gebied van de kransbasis zijn geplaatst. Deze zogenaamde primaire tanden vertonen een toenemende toename in grootte naar het binnenste (linguale) deel van de krans. Wat de kransen van Qianodus ongebruikelijk maakt in vergelijking met die van andere gewervelde dieren, is de duidelijke verschuiving tussen de twee rijen primaire tanden. Een vergelijkbare rangschikking van aangrenzende rijen tanden wordt ook gezien in het gebit van sommige moderne haaien, maar is niet eerder geïdentificeerd in de tandkransen van fossiele soorten.

De ontdekking geeft aan dat de bekende groepen gewervelde kaken uit de zogenaamde "Age of Fishes" (420 tot 460 miljoen jaar geleden) al zo'n 20 miljoen jaar eerder waren vastgesteld.

"Qianodus levert ons het eerste tastbare bewijs voor tanden, en bij uitbreiding kaken, uit deze kritieke vroege periode van de evolutie van gewervelde dieren", zegt Li Qiang van de Qujing Normal University.

In tegenstelling tot de voortdurend afstotende tanden van moderne haaien, geloven de onderzoekers dat de tandkransen van Qianodus in de mond werden gehouden en groter werden naarmate het dier groeide. Deze interpretatie verklaart de geleidelijke vergroting van vervangende tanden en de verwijding van de kransbasis als reactie op de continue toename van de kaakomvang tijdens de ontwikkeling.

Voor de onderzoekers was de sleutel tot het reconstrueren van de groei van de kransen twee exemplaren in een vroeg stadium van vorming, gemakkelijk te herkennen aan hun merkbaar kleinere afmetingen en minder tanden. Een vergelijking met de talrijkere volwassen kransen gaf de paleontologen een zeldzaam inzicht in de ontwikkelingsmechanica van vroege gebitten van gewervelde dieren. Deze waarnemingen suggereren dat melktanden als eerste werden gevormd, terwijl de toevoeging van de laterale (accessoire) kranstanden later in de ontwikkeling plaatsvond.

"Ondanks hun eigenaardigheden zijn tandkransen in feite gemeld in veel uitgestorven chondrichthyan- en osteichthyan-lijnen", zegt Plamen Andreev, de hoofdauteur van het onderzoek. "Some of the early chondrichthyans even built their dentition entirely from closely spaced whorls."

The researchers claim that this was also the case for Qianodus. They made this conclusion after examining the small (1–2 mm long) whorls of the new species with synchrotron radiation—a CT scanning process that uses high energy X-rays from a particle accelerator.

"We were astonished to discover that the tooth rows of the whorls have a clear left or right offset, which indicates positions on opposing jaw rami," said Prof. Zhu Min from the Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology of the Chinese Academy of Sciences.

These observations are supported by a phylogenetic tree that identifies Qianodus as a close relative to extinct chondrichthyan groups with whorl-based dentitions.

"Our revised timeline for the origin of the major groups of jawed vertebrates agrees with the view that their initial diversification occurred in the early Silurian," said Prof. Zhu.

The discovery of Qianodus provides tangible proof for the existence of toothed vertebrates and shark-like dentition patterning tens of millions of years earlier than previously thought. The phylogenetic analysis presented in the study identifies Qianodus as a primitive chondrichthyan, implying that jawed fish were already quite diverse in the Lower Silurian and appeared shortly after the evolution of skeletal mineralization in ancestral lineages of jawless vertebrates.

"This puts into question the current evolutionary models for the emergence of key vertebrate innovations such as teeth, jaws, and paired appendages," said Ivan Sansom, a co-author of the study from the University of Birmingham. + Verder verkennen

Independent evolutionary origins of vertebrate dentitions, according to latest study