الأسنان الأحفورية التي يبلغ عمرها 439 مليون عام تقلب وجهات النظر طويلة الأمد 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 (أسماك القرش والشفنين) والعظمية (أسماك شعاعية وشحمة الزعانف) نشأت في وقت أبكر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا.

تم نشر النتائج مؤخرًا في المجلة المرموقة طبيعة سجية.

أسفر موقع بعيد في مقاطعة قويتشو بجنوب الصين عن اكتشافات أحفورية رائعة ، بما في ذلك الأسنان الانفرادية التي تم تحديدها على أنها تنتمي إلى نوع جديد (Qianodus doubleis) من الفقاريات الفكية البدائية من العصر السيلوري القديم (حوالي 445 إلى 420 مليون سنة مضت). كان Qianodus ، الذي سمي على الاسم القديم لـ Guizhou الحالية ، يمتلك عناصر أسنان غير عادية تشبه الحلزون تحمل عدة أجيال من الأسنان التي تم إدخالها طوال حياة الحيوان.

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

واحدة من أندر الحفريات التي تم العثور عليها في الموقع كانت عبارة عن لولبيات الأسنان (أو الزفتين) من Qianodus. نظرًا لحجمها الصغير ، الذي نادرًا ما يتجاوز 2.5 مم ، كان لا بد من دراستها تحت التكبير باستخدام الضوء المرئي والأشعة السينية.

من السمات البارزة للفتات أنها احتوت على زوج من صفوف الأسنان الموضوعة في منطقة وسطية مرتفعة من قاعدة الفوط. تُظهر هذه الأسنان الأولية المزعومة نموًا تدريجيًا في الحجم مع اقترابها من الدودة الداخلية (اللغوية). إن الإزاحة المميزة بين صفين من الأسنان الأولية هي ما يميز زهور Qianodus عن تلك الموجودة في الفقاريات الأخرى. على الرغم من أنه لم يتم اكتشافه مسبقًا في فوط أسنان الأنواع الأحفورية ، إلا أن ترتيبًا مشابهًا لصفوف الأسنان القريبة موجود أيضًا في أسنان العديد من أسماك القرش الحديثة.

قسم افتراضي بطول طول دوّارة السن في منظر جانبي (نوع شامل من Qianodus Duplicis). يبلغ طول العينة أكثر من 2 مم. الائتمان: تشو وآخرون.

يشير الاكتشاف إلى أن مجموعات الفقاريات الفكية المعروفة من ما يسمى بـ “عصر الأسماك” (420 إلى 460 مليون سنة مضت) قد نشأت بالفعل قبل حوالي 20 مليون سنة.

قال Li Qiang من جامعة Qujing Normal: “يوفر لنا Qianodus أول دليل ملموس للأسنان ، وفكي التمديد ، من هذه الفترة المبكرة الحرجة لتطور الفقاريات”.

على عكس أسنان أسماك القرش الحديثة التي تتساقط باستمرار ، يعتقد الباحثون أن فوط أسنان Qianodus ظلت في الفم وزاد حجمها مع نمو الحيوان. يشرح هذا التفسير التوسيع التدريجي للأسنان البديلة واتساع قاعدة الفك كرد فعل للزيادة المستمرة في حجم الفك أثناء التطور.

بالنسبة للباحثين ، كان المفتاح لإعادة بناء نمو الفقاعات هو عينتان في مرحلة مبكرة من التكوين ، يمكن التعرف عليها بسهولة من خلال أحجامها الأصغر بشكل ملحوظ وعدد الأسنان الأقل. قدمت مقارنة مع أكثر عددًا من الفقاعات الناضجة لعلماء الأحافير نظرة ثاقبة نادرة حول ميكانيكا التطور لأسنان الفقاريات المبكرة. تشير هذه الملاحظات إلى أن الأسنان الأولية كانت أول من تم تشكيلها في حين أن إضافة الأسنان الجانبية (الإضافية) حدثت في وقت لاحق في التطور.

إعادة بناء Qianodus dupis ، الفقاريات الفكية البدائية. الائتمان: تشانغ همينغ

قال بلامين أندريف ، المؤلف الرئيسي للدراسة: “على الرغم من خصائصها المميزة ، فقد تم الإبلاغ عن جدلات الأسنان في العديد من السلالات المنقرضة من الغضروف العظمي والأنساب العظمية”. “حتى أن بعض الغضروف الأوائل قاموا ببناء أسنانهم بالكامل من الزهرات المتقاربة.”

يدعي الباحثون أن هذا كان هو الحال أيضًا مع Qianodus. لقد توصلوا إلى هذا الاستنتاج بعد فحص الفقاعات الصغيرة (بطول 1-2 مم) من الأنواع الجديدة ذات الإشعاع السنكروتروني – وهي عملية مسح بالأشعة المقطعية تستخدم أشعة سينية عالية الطاقة من معجل الجسيمات.

قال البروفيسور تشو مين من معهد علم الحفريات الفقارية وعلم الإنسان القديم في الأكاديمية الصينية للعلوم.

يتم دعم هذه الملاحظات من خلال شجرة النشوء والتطور التي تحدد Qianodus على أنها قريبة من مجموعات chondrichthyan المنقرضة ذات الأسنان المستندة إلى whorl.

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

يوفر اكتشاف Qianodus دليلًا ملموسًا على وجود فقاريات مسننة وأسنان تشبه أسماك القرش تزين عشرات الملايين من السنين مما كان يعتقد سابقًا. يعرّف التحليل الوراثي المقدم في الدراسة أن Qianodus هو حيوان بدائي chondrichthyan ، مما يعني أن الأسماك الفكية كانت بالفعل متنوعة تمامًا في Silurian السفلى وظهرت بعد فترة وجيزة من تطور تمعدن الهيكل العظمي في سلالات أسلاف الفقاريات عديمة الفك.

قال إيفان سانسوم ، مؤلف مشارك في الدراسة من جامعة برمنجهام.

المرجع: “أقدم أسنان gnathostome” بقلم بلامين إس أندريف وإيفان ج. طبيعة سجية.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05166-2