Het 165 miljoen jaar oude fossiel van Microdocodon gracilis , een kleine, spitsmuisachtig dier, toont het vroegste voorbeeld van moderne tongbeenderen in de evolutie van zoogdieren.

De tongbeenderen verbinden de achterkant van de mond, of keelholte, naar de openingen van de slokdarm en het strottenhoofd. De tongbeenderen van moderne zoogdieren, inclusief mensen, zijn gerangschikt in een "U"-vorm, vergelijkbaar met de zadelzitting van de kinderschommel, opgehangen door verbonden segmenten van de schedel. Het helpt ons om gekauwd voedsel en vloeistof te vervoeren en door te slikken - een cruciale functie waarvan ons levensonderhoud afhankelijk is.

Zoogdieren als geheel zijn veel geavanceerder dan andere levende gewervelde dieren in het kauwen van voedsel en het doorslikken van kleine brokjes tegelijk, in plaats van enorme happen of hele prooien naar binnen te slikken als een alligator.

"Zoogdieren zijn tegenwoordig zo divers geworden door de evolutie van verschillende manieren om hun voedsel te kauwen, weer is het insecten, wormen, vlees, of planten. Maar hoe verschillend zoogdieren ook kunnen kauwen, ze moeten allemaal op dezelfde manier slikken, " zei Zhe-Xi Luo, doctoraat, een professor in de biologie en anatomie van het organisme aan de Universiteit van Chicago en de senior auteur van een nieuwe studie van het fossiel, deze week gepubliceerd in Wetenschap .

"Eigenlijk, de gespecialiseerde manier voor zoogdieren om te kauwen en vervolgens te slikken wordt allemaal mogelijk gemaakt door de behendige tongbeenderen achter in de keel, ' zei Luo.

'Een ongerepte, mooi fossiel'

Dit moderne tongbeenapparaat is mobiel en stelt de keelspieren in staat om de ingewikkelde functies te regelen om gekauwd voedsel of drank te transporteren en door te slikken. Andere gewervelde dieren hebben ook tongbeenderen, maar hun tongbeen zijn eenvoudig en staafachtig, zonder beweegbare verbindingen tussen segmenten. Ze kunnen voedsel alleen heel of in grote stukken doorslikken.

Wanneer en hoe deze unieke tongbeenstructuur voor het eerst verscheen bij zoogdieren, echter, staat al lang ter discussie onder paleontologen. In 2014, Chang Fu Zhou, doctoraat, uit het paleontologisch museum van Liaoning in China, de hoofdauteur van de nieuwe studie, vond een nieuw fossiel van Microdocodon bewaard met delicate tongbeenderen in de beroemde Jurassic Daohugou-site in het noordoosten van China. Snel daarna, Luo en Thomas Martin van de Universiteit van Bonn, Duitsland, ontmoette Zhou in China om het fossiel te bestuderen.

"Het is een ongerepte, mooi fossiel. Ik was op het eerste gezicht verbaasd over de voortreffelijke bewaring van dit kleine fossiel. We kregen het gevoel dat het ongebruikelijk was, maar we waren verbaasd over wat er ongewoon aan was, " zei Luo. "Na het nemen van gedetailleerde foto's en het onderzoeken van het fossiel onder een microscoop, het drong tot ons door dat dit Jura-dier kleine tongbeenbotten heeft die veel lijken op die van moderne zoogdieren."

Dit nieuwe inzicht gaf Luo en zijn collega's extra context over hoe het nieuwe fossiel te bestuderen. Microdocodon is een docodont, van een uitgestorven lijn van naaste verwanten van zoogdieren uit het Mesozoïcum, zoogdiervormen genoemd. Eerder, paleontologen verwachtten dat hyoids zoals deze in al deze vroege zoogdieren aanwezig moesten zijn, maar het was moeilijk om de delicate botten te identificeren. Nadat ik ze had gevonden in Microdocodon , Luo en zijn medewerkers hebben sindsdien vergelijkbare gefossiliseerde tongbeenstructuren gevonden in andere Mesozoïsche zoogdieren.

"Nu kunnen we voor het eerst nagaan hoe de cruciale functie voor slikken zich ontwikkelde bij vroege zoogdieren uit het fossielenarchief, " zei Luo. "De kleine tongbeenderen van... Microdocodon zijn een grote mijlpaal voor het interpreteren van de evolutie van de voedingsfunctie van zoogdieren."

Nieuwe inzichten over de evolutie van zoogdieren als geheel

Luo werkte ook met postdoctoraal wetenschapper Bhart-Anjan Bhullar, doctoraat, nu op de faculteit van Yale University, en April Neander, een wetenschappelijk kunstenaar en expert op het gebied van CT-visualisatie van fossielen bij UChicago, afgietsels bestuderen van Microdocodon en reconstrueren hoe het leefde.

De kaak en het middenoor van moderne zoogdieren zijn ontwikkeld vanaf (of rond) de eerste faryngeale boog, structuren in een gewerveld embryo die zich ontwikkelen tot andere herkenbare botten en weefsels. In de tussentijd, de tongbeenderen worden afzonderlijk van de tweede en de derde faryngeale bogen ontwikkeld. Microdocodon heeft een primitief middenoor dat nog steeds aan de kaak vastzit, net als dat van andere vroege zoogdieren zoals cynodonts, wat anders is dan het oor van moderne zoogdieren. Toch lijken zijn tongbeenderen al op die van moderne zoogdieren.

"Hyoïden en oorbeenderen zijn allemaal afgeleiden van de oorspronkelijke gewervelde mond en kieuwskelet, waarmee onze vroegste visachtige voorouders voedden en ademden, " zei Bhullar. "De gelede, mobiel tongbeen van Microdocodon bestaat naast een archaïsch middenoor - nog steeds bevestigd aan de onderkaak. Daarom, de bouw van het moderne zoogdier bracht een seriële herbestemming van een echt oud systeem met zich mee."

de kleine, feeksachtig wezen woog waarschijnlijk slechts 5 tot 9 gram, met een slank lichaam, en een uitzonderlijk lange staart. De afmetingen van de botten van de ledematen komen overeen met die van moderne boombewoners.

"Zijn ledematen zijn zo dun als lucifers, en toch leefde dit kleine Mesozoïcum nog steeds een actief leven in bomen, ' zei Neander.

De fossiele bedden die opleverden Microdocodon zijn gedateerd 164 tot 166 miljoen jaar oud. Microdocodon bestond naast andere docodonts zoals de semiaquatische Castorocauda, de ondergrondse Docofossor, de boomwoning Agilodocodon , evenals enkele zoogdiervorm zweefvliegtuigen.