Vandaag gepubliceerd, ons nieuwe artikel beschrijft een spectaculaire 400 miljoen jaar oude 3D-geconserveerde fossiele vis, Ligulalepis.

De 3D-anatomie van de gefossiliseerde Ligulalepis-schedel onthult voorheen onbekende details van het patroon van dermale schedelbotten, de vorm van de hersenholte, en andere kenmerken van zacht weefsel (zoals zenuwen en bloedvaten) bij deze soort.

Waarom zijn we zo enthousiast over het ontdekken van de structuur van een oude vissenschedel? Omdat Ligulalepis een zeer belangrijke positie inneemt in de evolutionaire boom van gewervelde dieren.

Botvissen - en wij

Vissen zijn de meest diverse groep dieren met een ruggengraat (gewervelde dieren) op de planeet, met ongeveer 30, 000 bekende soorten.

De overgrote meerderheid hiervan (ongeveer 98%!) zijn beenvissen of osteichthyans. Deze omvatten de meeste vissen die we graag eten, zoals zalm, tonijn en forel, evenals vissen die we als huisdier houden, zoals goudvissen en guppy's. Dit worden straalvinvissen (actinopterygians) genoemd omdat hun vinnen worden ondersteund door benige staven die vinstralen worden genoemd.

De andere grote groep beenvissen heeft robuuste lobvinnen (sarcopterygians), een groep die de levende longvissen en coelacanthen bevat, evenals verschillende uitgestorven groepen.

Sarcopterygiërs vormen een belangrijke groep omdat de eerste vierpotige landdieren, de tetrapoden, uit hen voortgekomen. Tegenwoordig kunnen we alle levende tetrapoden (amfibieën, reptielen, vogels en zoogdieren) als subgroep binnen de beenvissen.

Een spannende nieuwe vondst

De eerste ontdekking van de vis genaamd Ligulalepis was een kleine fossiele visschedel die ongeveer 20 jaar geleden werd gevonden in kalksteen bij Wee Jasper in New South Wales.

Het heeft sindsdien het debat over de vroege osteichthy-evolutie aangewakkerd, zonder enige duidelijke oplossing over waar deze raadselachtige vis in de stamboom zit.

Vervolgens, ongeveer twee jaar geleden, een tweede schedel van deze vis werd ontdekt door een student van Flinders University, Benedictus Koning. Het exemplaar werd gevonden in dezelfde kalksteenrotsen in de buurt van Wee Jasper. Het werd ook bewaard in 3D, maar was nog completer dan het originele exemplaar.

Eerder werk van ons herkende elektroreceptieve sensorische putjes in deze schedel van Ligulalepis.

Geheimen van de schedel

Zowel de oude als de nieuwe schedels stonden centraal in ons nieuwe artikel. Ons team heeft eerst het kleine, recentere exemplaar (minder dan 2 cm lang) uit de rots geprepareerd met behulp van zwak azijnzuur om het bot bloot te leggen, terwijl het carbonaatgesteente oploste.

Vervolgens gebruikten we microcomputertomografie (CT)-scanning om de skeletanatomie van de twee bekende Ligulalepis-specimens te visualiseren. Krachtige röntgenstralen gaan door de botten om veel verborgen kenmerken in de schedels te onthullen.

De scans onthulden een verbijsterende mengelmoes van karakters in de schedels van deze vissen. Sommige eigenschappen, zoals de vorm van de binnenoorkanalen, leek te behoren tot kraakbeenvissen zoals haaien. Andere mogelijkheden, zoals de algemene vorm van de hersenpan, waren duidelijk osteichthyan (beenvissen) karakters.

Het patroon van botten dat het schedeldak vormt, was een onverwacht primitief kenmerk dat ook te zien was in een uitgestorven groep kakenvissen die placoderms worden genoemd.

Met de CT-techniek konden we reconstrueren hoe de hersenholte van deze 400 miljoen jaar oude vis eruit zag, waardoor we voor het eerst de hersenvorm digitaal kunnen herstellen (zie onderstaande video).

Een ingewikkelde stamboom

Voorafgaand aan onze gedetailleerde analyse van deze schedel, sommige wetenschappers beschouwden Ligulalepis als nauw verwant aan de straalvinnige vissen. Anderen plaatsten het naast lobbenvinvissen.

Een derde denkrichting zag het zelfs lager in de stamboom van de vissen - en dit is dicht bij waar we het nu hebben geplaatst, op de "stam" van de boom die naar de echte osteichthyans leidt.

Zijn unieke positie op de levensboom betekent dat Ligulalepis een goed inzicht geeft in hoe de voorouder van de twee belangrijkste stralingen van beenvissen eruitzag. Verder, de gedetailleerde analyse van de nieuw onthulde karakters helpt om de vroege evolutionaire straling van alle dieren met een benig skelet te verduidelijken, inclusief wij mensen.

Ontbrekende fossielen

De meeste moderne vissen zijn straalvinnige vissen (actinopterygians), met ongeveer 29, 000 levende soorten. Hun oorsprong kan met vertrouwen worden gedateerd in het Midden-Devoon, ongeveer 390 miljoen jaar geleden met vissen zoals Cheirolepis van Schotland.

Het bestaan ​​van de verwante groep "lobvinnen" (sarcopterygians) is echter veel ouder, met vroege vertegenwoordigers van die groep, zoals Guiyu , uit China, gedateerd op ongeveer 430 miljoen jaar geleden. Dit suggereert dat er enkele delen van het vroege fossielenbestand van vissen zijn die slecht worden begrepen.

Ons fossiel en de nieuwe analyses die we hebben uitgevoerd, helpen bij het oplossen van de grote vraag hoe de voorouder van alle moderne beenvissen eruitzag. Het illustreert ook de reeks veranderingen die deze vroege vissen doormaakten om hun moderne "lichaamsplan" te bereiken.

Ook, onze analyses laten zien dat Ligulalepis de meest bekende soort was van een eigenaardige groep vissen met vroege lobvin, genaamd "psarolepiden", alleen bekend uit China. Het ondersteunt de hypothese dat de eerste vroege boney vissen zijn ontstaan ​​en uitgestraald in China, vervolgens gemigreerd via East Gondwana (Australië en Antarctica), het deel van het zuidelijke supercontinent dat het dichtst bij de oude Chinese terreinen ligt.

Onze bevindingen benadrukken dat de evolutionaire stamboom van de eerste beenvissen veel gecompliceerder is dan we dachten, het aantonen van het belang van paleontologie om ons te helpen onze verre oorsprong nauwkeuriger te begrijpen.

Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd op The Conversation. Lees het originele artikel.