Những chiếc răng hóa thạch quý hiếm của Trung Quốc đã thay đổi niềm tin của các nhà khoa học về sự tiến hóa của động vật có xương sống.

Một nhóm các nhà khoa học quốc tế đã phát hiện ra dấu tích của loài cá có răng có niên đại 439 triệu năm, điều này cho thấy tổ tiên của chondrichthyans (cá mập và cá đuối) và cá ossicles (cá có vây và thùy) đã xuất hiện sớm hơn nhiều so với người ta nghĩ trước đây.

Kết quả gần đây đã được công bố trên tạp chí uy tín bản chất nóng nảy.

Một địa điểm hẻo lánh ở tỉnh Quý Châu, miền nam Trung Quốc đã mang lại những phát hiện hóa thạch đáng chú ý, bao gồm những chiếc răng đơn độc được xác định là thuộc một loài mới (Qianodus doubleis) động vật có xương sống hàm nguyên thủy từ kỷ Silur cổ đại (khoảng 445 đến 420 triệu năm trước). Qianodus, được đặt theo tên cổ của Quý Châu ngày nay, có các bộ phận răng khác thường giống như ốc sên mang nhiều thế hệ răng được cắm vào trong suốt cuộc đời của con vật.

Tái tạo một Qianodus doubleis đang bơi. Tín dụng: IVPP

Một trong những hóa thạch hiếm nhất được tìm thấy tại địa điểm này là ốc sên (hay zephyr) của Qianodus. Do kích thước nhỏ, hiếm khi vượt quá 2,5 mm, nó phải được nghiên cứu dưới độ phóng đại bằng cách sử dụng ánh sáng nhìn thấy và tia X.

Một đặc điểm đáng chú ý của các mảnh vụn là chúng có một cặp răng được đặt ở khu vực giữa nhô lên từ phần đế của miếng đệm. Những chiếc răng được gọi là răng chính này cho thấy sự phát triển dần về kích thước khi chúng tiếp cận sâu bên trong (ngôn ngữ). Sự chênh lệch rõ rệt giữa hai hàng răng chính là điểm phân biệt hoa Qianodus với hoa của các động vật có xương sống khác. Mặc dù chưa từng được phát hiện trước đây trong các miếng đệm răng của các loài hóa thạch, nhưng sự sắp xếp tương tự của các hàng răng gần cũng có trong răng của nhiều loài cá mập hiện đại.

Mặt cắt giả thuyết dọc theo chiều dài của răng xoay ở chế độ xem bên (loại toàn diện của Qianodus Duplicis). Mẫu vật chỉ dài hơn 2 mm. Nhà cung cấp hình ảnh: Chu et al.

Khám phá chỉ ra rằng các nhóm động vật có xương sống có hàm đã biết từ cái gọi là “thời đại cá” (420 đến 460 triệu năm trước) thực sự đã xuất hiện khoảng 20 triệu năm trước.

Li Qiang của Đại học Sư phạm Qujing cho biết: “Qianodus cung cấp cho chúng tôi bằng chứng cụ thể đầu tiên về răng và hàm mở rộng từ thời kỳ đầu quan trọng của quá trình tiến hóa động vật có xương sống”.

Trái ngược với việc răng của cá mập hiện đại rụng liên tục, các nhà nghiên cứu tin rằng miếng đệm răng của Qianodus vẫn còn trong miệng và tăng kích thước khi con vật lớn lên. Sự giải thích này giải thích sự to ra dần dần của các răng thay thế và sự mở rộng của nền hàm như một phản ứng với sự gia tăng liên tục của kích thước xương hàm trong quá trình phát triển.

Đối với các nhà nghiên cứu, chìa khóa để tái tạo lại sự phát triển của bong bóng là hai mẫu ở giai đoạn đầu mới hình thành, có thể dễ dàng xác định được nhờ kích thước nhỏ hơn đáng kể và ít răng hơn. Việc so sánh với nhiều loài răng lược trưởng thành nhất đã cung cấp cho các nhà cổ sinh vật học cái nhìn sâu sắc hiếm có về cơ chế tiến hóa của răng động vật có xương sống ban đầu. Những quan sát này chỉ ra rằng răng chính được hình thành đầu tiên trong khi việc bổ sung các răng bên (bổ sung) xảy ra muộn hơn trong quá trình tiến hóa.

Xây dựng lại Qianodus Dupis, Động vật có xương sống có hàm nguyên thủy. Tín dụng: Zhang Heming

Plamen Andreev, tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Bất chấp những đặc điểm khác biệt của chúng, mặt số nha khoa đã được báo cáo ở nhiều dòng tế bào sụn và tế bào hủy xương đã tuyệt chủng. “Một số tầng sụn đầu tiên thậm chí còn xây dựng răng của chúng hoàn toàn từ các ngạnh có khoảng cách gần nhau.”

Các nhà nghiên cứu cho rằng đây cũng là trường hợp của Qianodus. Họ đưa ra kết luận này sau khi kiểm tra các bong bóng nhỏ (dài 1–2 mm) từ một loại bức xạ synctron mới – một quy trình quét CT sử dụng tia X năng lượng cao từ máy gia tốc hạt.

Giáo sư Chu Min từ Viện Cổ sinh vật học và Cổ sinh vật có xương sống ở Học viện Khoa học Trung Quốc.

Những quan sát này được hỗ trợ bởi một cây phát sinh loài xác định Qianodus là họ hàng gần của các nhóm chondrichthyan có răng dựa trên lông quăn đã tuyệt chủng.

“Dòng thời gian sửa đổi của chúng tôi về nguồn gốc của các nhóm động vật có xương sống có hàm chính là phù hợp với quan điểm rằng sự đa dạng hóa ban đầu của chúng xảy ra vào đầu kỷ Silur”, Giáo sư ZHU nói.

Khám phá về Qianodus cung cấp bằng chứng cụ thể về động vật có răng, giống cá mập có xương sống già hơn hàng chục triệu năm so với người ta vẫn nghĩ trước đây. Phân tích di truyền được trình bày trong nghiên cứu xác định Qianodus là một loài cá chondrichthyan nguyên thủy, có nghĩa là cá có hàm đã khá đa dạng ở Hạ Silur và xuất hiện ngay sau quá trình tiến hóa của quá trình khoáng hóa bộ xương ở các dòng tổ tiên động vật có xương sống không hàm.

Evan Sansom, đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: Đại học Birmingham.

Tham khảo: “Những chiếc răng gnathostome cổ nhất” của Plamen S. Andreev và Evan J. bản chất nóng nảy.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05166-2