Vyhynulí tvorové zaplňují záhadnou mezeru ve fosilních záznamech

Výzkum odhaluje yunnanozoany jako nejstarší známé kmenové obratlovce.

Nové nálezy odpovídají na otázky ve fosilních záznamech.

Matoucí mezera ve fosilních záznamech, která by vysvětlovala evoluci bezobratlých v obratlovce, vědce dlouho mátla. Obratlovci sdílejí jedinečné rysy, jako je páteř a lebka, a zahrnují ryby, obojživelníky, plazy, ptáky, savce a lidi. Na druhou stranu jsou bezobratlí živočichové, kteří nemají páteř.

Evoluční proces, který posunul bezobratlé k tomu, aby se z nich stali obratlovci – a jak tito raní obratlovci vypadali – byl pro vědce po staletí záhadou.

Tým vědců nyní provedl studii yunnanozoanů, vyhynulých tvorů z raného období kambria (před 518 miliony let), a objevil důkazy, že jde o nejstarší známé obratlovce podobné stonkům. Kmenoví obratlovci je termín označující ty vyhynulé obratlovce, ale jsou blízce příbuzní žijícím obratlovcům.

Vědci z Nanjingského institutu geologie a paleontologie, Čínské akademie věd a Nanjingské univerzity zveřejnili svá zjištění 7. července 2022 v časopise. vědy.

Kmenový obratlovec Yunanozoan. Kredit: Fangchen Zhao

V průběhu let, zatímco výzkumníci studovali, jak se obratlovci vyvíjeli, hlavním zaměřením výzkumu byly hltanové oblouky. Jedná se o struktury, které vytvářejí části obličeje a krku, jako jsou svaly, kosti a pojivová tkáň. Vědci předpokládali, že hltanový oblouk se vyvinul z nespojené chrupavčité tyčinky u předků obratlovců, jako jsou strunatci, blízký příbuzný bezobratlých obratlovců. Zda však taková anatomie skutečně existovala u dávných předků, nebylo s jistotou známo.

Ve snaze lépe porozumět roli hltanového oblouku u starověkých obratlovců zkoumal výzkumný tým fosilie grekosanských měkkýšů nalezených v provincii Yunnan v Číně. Po celá léta vědci studovali yananozoany s různými závěry o tom, jak interpretovat anatomii tvora. O příbuznosti yunnanozoanů se diskutovalo téměř tři desetiletí, přičemž četné výzkumné práce publikovaly podporující odlišné názory, včetně čtyř temperamentní povaha A vědy.

Výzkumný tým se rozhodl prozkoumat nově shromážděné fosilní vzorky yunnanozoa dříve neprozkoumanými způsoby a provést anatomickou a infrastrukturní studii s vysokým rozlišením. 127 vzorků, které studovali, obsahuje dobře zachované uhlíkové zbytky, které týmu umožnily provádět ultrastrukturální pozorování a podrobné geochemické analýzy.

Tým použil na fosilní vzorky rentgenovou mikroskopii, rastrovací elektronovou mikroskopii, transmisní elektronovou mikroskopii, Ramanovu spektroskopii, infračervenou spektroskopii s Fourierovou transformací a energeticky disperzní rentgenovou spektroskopii. Jejich studie mnoha způsoby potvrdila, že yunnanozoani mají buněčné chrupavky v hltanu, což je vlastnost považovaná za specifickou pro obratlovce. Zjištění týmu podporují, že yunnanozoani jsou obratlovci podobní stonkům. Výsledky jejich studie ukazují, že Řekové jsou nejstaršími a nejprimitivnějšími příbuznými obratlovců korunní skupiny.

Během své studie tým poznamenal, že všech sedm hltanových oblouků v yunnanozoálních fosiliích je podobných. Všechny držáky mají lamely a struny podobné bambusu. Všechny sousední oblouky jsou spojeny hřbetními a ventrálními horizontálními tyčemi, které tvoří koš. Košíková hltanová kostra je znakem, který se dnes vyskytuje u živých ryb bez čelistí, jako jsou mihule a hagfish.

V kambriu a žijících obratlovcích existují dva typy hltanových koster – košíkovité a izolované druhy. To znamená, že tvar hltanových koster má mnohem složitější ranou evoluční historii, než se dříve myslelo, řekl Tian Qingyi, první autor studie, z Nanjingské univerzity a Nanjingského institutu geologie a paleontologie Čínské akademie věd.

Jejich výzkum poskytl týmu nové pohledy na detailní struktury hltanových oblouků. Nová anatomická pozorování, která tým provedl ve své studii, podporují evoluční postavení ionozoanů v úplně základní části stromu života obratlovců.

Reference: „Základní struktura odhaluje kostru předků obratlovců v yunnanozoanech“ od Qingyi Tian, ​​​​Fangchen Zhao, Han Zeng, Maoyan Zhou a Baoyu Jiang, 7. července 2022, k dispozici zde. vědy.
DOI: 10.1126 / science.abm2708

Výzkumný tým zahrnuje Chengyi Tian z Nanjing University (NJU) a Nanjingský institut geologie a paleontologie, Čínská akademie věd (NIGPAS). Fangchen Zhao a Han Zeng z NIGPAS; Maoyan Zhu z NIGPAS a University of Chinese Academy of Sciences; a Baoyu Jiang z NJU.

Tento výzkum byl financován z programu strategického prioritního výzkumu (B) Čínské akademie věd a Čínské národní vědecké nadace.