Wymarłe stworzenia wypełniają zagadkową lukę w zapisie kopalnym

Artystyczne rekonstrukcje Yunanozoans z kambryjskich organizmów Chengjiang pokazują koszopodobne szkielety gardła. Źródło: Dinghua Yang

Badania ujawniają, że yunnanozoans są najstarszymi znanymi kręgowcami macierzystymi.

Nowe odkrycia odpowiadają na pytania zawarte w zapisie kopalnym.

Zaskakująca luka w zapisie kopalnym, która wyjaśniałaby ewolucję bezkręgowców w kręgowce, od dawna intrygowała naukowców. Kręgowce mają unikalne cechy, takie jak kręgosłup i czaszka, i obejmują ryby, płazy, gady, ptaki, ssaki i ludzi. Z drugiej strony bezkręgowce to zwierzęta, które nie mają kręgosłupa.

Proces ewolucyjny, który przekształcił bezkręgowce w kręgowce – i jak wyglądały te wczesne kręgowce – był dla naukowców zagadką od wieków.

Zespół naukowców przeprowadził obecnie badanie junnanozoanów, wymarłych stworzeń z wczesnego okresu kambryjskiego (518 milionów lat temu) i odkrył dowody na to, że są to najstarsze znane kręgowce przypominające łodygi. Kręgowce macierzyste to termin odnoszący się do tych wymarłych kręgowców, ale są one blisko spokrewnione z żyjącymi kręgowcami.

Naukowcy z Nanjing Institute of Geology and Paleontology, Chinese Academy of Sciences i Nanjing University opublikowali swoje odkrycia 7 lipca 2022 r. w czasopiśmie. Nauki.

Macierzyste kręgowce Yunanozoan. Źródło: Fangchen

Przez lata, podczas gdy naukowcy badali ewolucję kręgowców, głównym przedmiotem badań były łuki gardłowe. Są to struktury, które wytwarzają części twarzy i szyi, takie jak mięśnie, kości i tkanka łączna. Naukowcy postawili hipotezę, że łuk gardłowy wyewoluował z niepołączonego pręcika chrzęstnego u przodków kręgowców, takich jak strunowce, blisko spokrewnione z bezkręgowcami kręgowców. Jednak to, czy taka anatomia rzeczywiście istniała u starożytnych przodków, nie było pewne.

Starając się lepiej zrozumieć rolę łuku gardłowego u pradawnych kręgowców, zespół badawczy zbadał skamieniałości mięczaków grecko-sańskich znalezionych w prowincji Yunnan w Chinach. Przez lata naukowcy badali jananozoasy, wyciągając różne wnioski na temat interpretacji anatomii stworzenia. Powinowactwo yunnanozoanów jest przedmiotem debaty od prawie trzech dekad, a liczne artykuły naukowe potwierdzające różne opinie, w tym cztery w charakter temperamentu A Nauki.

Zespół badawczy postanowił zbadać nowo zebrane próbki skamieniałości yunnanozoan w dotychczas niezbadane sposoby oraz przeprowadzić wysokiej rozdzielczości badania anatomiczne i infrastrukturalne. 127 badanych próbek zawiera dobrze zachowane pozostałości węgla, które umożliwiły zespołowi prowadzenie obserwacji ultrastrukturalnych i szczegółowych analiz geochemicznych.

Do próbek kopalnych zespół zastosował mikroskopię rentgenowską, skaningową mikroskopię elektronową, transmisyjną mikroskopię elektronową, spektroskopię Ramana, spektroskopię w podczerwieni z transformacją Fouriera i spektroskopię rentgenowską z dyspersją energii. Ich badania potwierdziły na wiele sposobów, że yunnanozoans mają chrząstki komórkowe w gardle, cechę uważaną za specyficzną dla kręgowców. Odkrycia zespołu potwierdzają, że yunnanozoans to kręgowce przypominające łodygi. Wyniki ich badań pokazują, że Grecy są najstarszymi i prymitywnymi krewnymi kręgowców z grupy koron.

Podczas swoich badań zespół zauważył, że wszystkie siedem łuków gardłowych w skamielinach Yonanozoan są do siebie podobne. Wszystkie wsporniki posiadają listwy i sznurki przypominające bambus. Wszystkie sąsiednie łuki połączone są poziomymi prętami grzbietowymi i brzusznymi, które tworzą koszyk. Koszykowaty szkielet gardła jest cechą spotykaną dziś u żywych ryb bezszczękowych, takich jak minogi i śluzice.

U kręgowców kambryjskich i żyjących występują dwa rodzaje szkieletów gardłowych – koszykopodobne i izolowane. Oznacza to, że kształt szkieletów gardła ma znacznie bardziej złożoną wczesną historię ewolucyjną niż wcześniej sądzono, powiedział Tian Qingyi, pierwszy autor badania z Uniwersytetu w Nankinie oraz Instytutu Geologii i Paleontologii w Nankinie, Chińskiej Akademii Nauk.

Ich badania dostarczyły zespołowi nowych informacji na temat szczegółowych struktur łuków gardłowych. Nowe obserwacje anatomiczne, które zespół poczynił w ramach swoich badań, potwierdzają pozycję ewolucyjną jonozoanów w bardzo podstawowej części drzewa życia kręgowców.

Odniesienie: „Podstawowa struktura ujawnia szkielet przodków kręgowców w yunnanozoans” autorstwa Qingyi Tian, ​​​​Fangchen Zhao, Han Zeng, Maoyan Zhou i Baoyu Jiang, 7 lipca 2022 r., Dostępne tutaj. Nauki.
DOI: 10.1126 / science.abm2708

W skład zespołu badawczego wchodzą Chengyi Tian z Uniwersytetu Nankińskiego (NJU) oraz Instytut Geologii i Paleontologii Nankińskiej Chińskiej Akademii Nauk (NIGPAS). Fangchen Zhao i Han Zeng z NIGPAS; Maoyan Zhu z NIGPAS i Uniwersytetu Chińskiej Akademii Nauk; i Baoyu Jiang z NJU.

Badania te zostały sfinansowane w ramach Programu Badań Priorytetowych (B) Chińskiej Akademii Nauk oraz Narodowej Fundacji Nauki Chin.