Đăng ký nhận bản tin khoa học Lý thuyết kỳ diệu của CNN. Khám phá vũ trụ với tin tức về những khám phá hấp dẫn, tiến bộ khoa học và hơn thế nữa.

CNN
—

Hàng trăm triệu năm trước, những loài cá không hàm đã bơi lội trên các vùng biển trên Trái đất, bộ não của chúng được bảo vệ bên ngoài bởi lớp da bọc thép và bên trong bằng các tấm sụn. Các nhà khoa học vẫn đang thu thập thông tin về cách hộp sọ của động vật có xương sống hiện đại tiến hóa từ tổ tiên cá cổ đại, loài động vật đầu tiên có xương sống. Giờ đây, phân tích mới nhất về một hóa thạch tuyệt đẹp đã lấp đầy một số khoảng trống.

Mẫu vật – một hộp sọ có khớp nối 455 triệu năm tuổi – thuộc về loài cá không hàm Eriptychius americanus. Theo một nghiên cứu được công bố hôm thứ Tư trên tạp chí, được phát hiện tại Thành hệ sa thạch Harding của Colorado, đây là bằng chứng hóa thạch 3D lâu đời nhất về giải phẫu sọ ở động vật có xương sống sơ khai. thiên nhiên.

Hậu duệ có xương sống hiện đại của các loài cá không hàm tạo thành hai nhóm: động vật có xương sống có hàm, cá hagfish không hàm và cá mút đá. Sự sắp xếp của hộp sọ E. Americanus không giống bất kỳ thứ gì nhìn thấy ở động vật có xương sống hoặc họ hàng cá đã tuyệt chủng, với các phần sụn không hợp nhất—một số đối xứng và một số không đối xứng—ở ngay phía trước đầu và bao quanh miệng, cơ quan khứu giác và mắt. .

Tác giả chính của nghiên cứu, Tiến sĩ Richard Dearden, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ tại Trung tâm Đa dạng sinh học Tự nhiên ở Leiden, Hà Lan, cho biết: “Bạn không thể có được sự kết hợp kỳ lạ giữa sụn không ghép đôi và sụn ghép đôi này ở bất kỳ thứ gì khác”. “Vì vậy, nó rất thú vị.”

Sụn ​​đầu hóa thạch được phát hiện vào năm 1949 và Được mô tả vào năm 1967 Được viết bởi nhà cổ sinh vật học quá cố Robert Dennison, người phụ trách các loài cá hóa thạch tại Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Field ở Chicago. Denison chia tảng đá chứa vật liệu hóa thạch thành hai mảnh; Trong một lần, ông hòa tan nền đá bằng axit và tạo huyền phù hóa thạch trong epoxy, Dearden nói.

Phân tích của Denison cho thấy các vảy và cấu trúc bọc thép giống như sụn có hình dạng độc đáo. Nhưng vào thời điểm đó, không thể nhìn sâu hơn nếu không cắt nhỏ hóa thạch và phá hủy nó, Dearden nói.

Ông giải thích: “Chi tiết bạn có thể trích xuất từ ​​bề mặt hóa thạch thực sự không đủ để có thể làm bất cứ điều gì với nó. Vì lý do này, mẫu vật này đã được kiểm tra lại một cách khoa học trong nhiều thập kỷ, vì nó được coi là thú vị “nhưng về cơ bản là không thể sử dụng được”.

Bằng cách sử dụng máy quét CT, Dearden và các đồng nghiệp đã có thể xác định và hình dung được sụn. Dearden nói với CNN rằng nhóm nghiên cứu đã tái tạo lại mô hình kỹ thuật số 3D của hộp sọ cá. (Anh ấy đã tiến hành nghiên cứu khi còn học tại Đại học Birmingham ở Anh.)

Ông nói: “Tôi nghi ngờ lý do khiến ai đó mất nhiều thời gian để quét chúng là vì có quá ít người thực sự nghiên cứu những loài cá Ordovician này và đây là những loại hóa thạch mà bạn thực sự cần phải là một chuyên gia mới nhận ra được tiềm năng của chúng”. e-mail.

Được bọc thép và không có hàm

Cá không hàm Thời kỳ Ordovic – 488,3 triệu đến 443,7 triệu năm trước – được gọi là ostracoderm, theo tên lớp da bọc thép của chúng, và hầu hết được biết đến từ các hóa thạch chỉ bảo tồn lớp giáp bên ngoài, Dearden nói.

Dearden giải thích: “Mọi thứ chúng tôi biết về bên trong đầu của họ về cơ bản đều được mô phỏng xung quanh bộ giáp này. “Bạn nhìn thấy các lỗ mắt trên lớp áo giáp bên ngoài này và bạn cho rằng đó là nơi có mắt trong hộp sọ. Nhưng thực ra chúng ta không biết gì về những gì bên trong.”

Các tác giả nghiên cứu đã xác định được 10 mảnh sọ sụn trong mẫu, sáu mảnh trong epoxy và bốn mảnh trong nền đá. Các vảy quấn quanh nó và các ống tủy, có thể chứa các cấu trúc cảm giác hoặc mạch máu, kéo dài qua sụn.

Vẫn còn những câu hỏi về sự tiến hóa của hộp sọ, chẳng hạn như mục đích của các kênh được thấy trong hóa thạch và tại sao tất cả sụn dường như tập trung ở phía trước hộp sọ của cá. Có thể có nhiều sụn ở phía sau đầu không được bảo quản trong mẫu vật này, Dearden nói.

Hàm xuất hiện lần đầu tiên ở cá khi nào? Ông nói thêm rằng vấn đề vẫn chưa rõ ràng.

Tuy nhiên, nhà cổ sinh vật học Lauren Salan, trợ lý giáo sư tại Đơn vị tiến hóa vĩ mô tại Đại học Khoa học và Công nghệ Okinawa ở Nhật Bản, cho biết: “Hóa thạch này lấp đầy lỗ hổng kiến ​​thức của chúng ta về quá trình tiến hóa đầu của động vật có xương sống”.

Salan, người nghiên cứu về nguồn gốc của các loài cá biển, cho biết: “Khoảng cách này một phần là do tổ tiên của loài cá hàm Ordovician tương đối hiếm và chủ yếu sống ở vùng nước biển rất nông. Sau khi chết, phần còn lại của những loài cá đầu tiên này thường bị sóng biển phá hủy”. đa dạng sinh học và không tham gia vào nghiên cứu. , bao gồm cả Eriptychius, và chúng tôi đã tìm thấy những mảnh ghép ngay từ đầu.”

Salan nói với CNN: “Kết quả là chúng ta có rất ít vật liệu hóa thạch và hầu như không có phần đầu hoàn chỉnh”. “Bảo quản nội tạng của những con cá này là một khám phá to lớn và là một bước tiến lớn.”