中国发现罕见牙齿化石颠覆了人们长期以来对脊椎动物进化的看法

最古老的颌口牙齿

【字体: 时间:2022年09月30日 来源:Nature

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  一个国际研究小组发现了4.39亿年前的齿鱼化石,这表明现代骨鱼类(鳐鱼和鳍鱼)和球粒鱼类(鲨鱼和鳐鱼)的祖先起源比之前认为的要早得多。

  
Life reconstruction of Qianodus duplicis

Qianodus duplicis

一个国际研究小组发现了4.39亿年前的齿鱼化石,这表明现代骨鱼类(鳐鱼和鳍鱼)和球粒鱼类(鲨鱼和鳐鱼)的祖先起源比之前认为的要早得多。

相关研究结果发表在9月28日的《Nature》杂志上。

在中国南部贵州省的一个偏远遗址,包含了遥远的志留纪(约4.45亿至4.2亿年前)的沉积层序列,这里发现了壮观的化石,包括被鉴定为属于一个新物种(Qianodus duplicis)的原始颌骨脊椎动物。它以现代贵州的古称命名,Qianodus 具有特殊的螺旋状牙齿成分携带了几代的牙齿,这些牙齿在动物的一生中不断增加。

Qianodus的牙齿螺旋(或轮齿)是从该遗址发现的最不常见的化石之一。它们是很少达到2.5毫米的小零件,因此必须在可见光和X射线辐射的放大下进行研究。

轮齿的一个显著特征是,它们包含一对牙齿排设置在轮齿基部的一个凸起的中间区域。这些所谓的乳牙显示了向内(舌)部分的螺纹的大小递增。这轮齿是怎么来的?Qianodus与其他脊椎动物相比,不同寻常的是两排乳牙之间有明显的偏移。在一些现代鲨鱼的齿列中也可以看到类似的相邻齿排排列,但在化石物种的齿轮中以前没有发现过。

这一发现表明,从所谓的“鱼类时代”(4.2亿至4.6亿年前)开始的著名的下颌脊椎动物群,早在大约2000万年前就已经形成了。

Qianodus 为我们提供了脊椎动物在这个关键的早期进化阶段的牙齿,以及下颌延伸的第一个切实证据,”曲靖师范大学的LI Qiang说。

与现代鲨鱼不断脱落的牙齿不同,研究人员认为Qianodus随着动物的生长而增大。这种解释解释了替换牙齿的逐渐增大和轮底的扩大,这是对发育过程中颌骨尺寸不断增大的反应。

对研究人员来说,重建轮齿生长的关键是两个在形成早期阶段的标本,它们明显较小的尺寸和较少的牙齿很容易识别。通过与数量众多的成熟齿状体的比较,古生物学家们对早期脊椎动物齿状体的发育机制有了难得的了解。这些观察结果表明,乳牙是第一个形成的,而侧(副)轮齿的增加发生在发育的后期。

该研究的第一作者Plamen Andreev说:“尽管齿轮很独特,但事实上,在许多已经灭绝的软骨鱼和骨鱼的谱系中都发现过。一些早期的软骨鱼龙甚至完全用紧密间隔的轮齿来建造它们的齿列。”

中国科学院古脊椎动物与古人类研究所Min ZHU教授说:“我们惊讶地发现,这些轮齿的齿排有明显的左或右偏移,这表明它们在相对的颌支上的位置。”

这些观察得到了系统发育树的支持Qianodus作为一种与已灭绝的具有轮形齿列的球粒鱼类群的近亲。

ZHU教授说:“我们对下颌脊椎动物主要类群的起源时间线进行了修正,与它们最初的多样化发生在早期志留纪的观点一致。”

Qianodus为有齿脊椎动物的存在和鲨鱼一样的齿纹模式提供了切实的证据,它们的存在比之前认为的要早数千万年。研究中提出的系统发育分析确定Qianodus这意味着颌鱼在下志留纪已经相当多样化,并且出现在无颌脊椎动物祖先谱系的骨骼矿化进化之后不久。

这项研究的合著者之一、来自伯明翰大学的伊万·桑索姆说:“这对目前出现关键脊椎动物创新的进化模型提出了质疑,比如牙齿、下颚和成对的附属物。”

The oldest gnathostome teeth

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