Kínából és Vietnamból származó 430 millió éves, állkapocs nélküli halak röntgenvizsgálata segíthet megérteni a gerincesek evolúciójának egyik legfontosabb állomásához, az állkapcsok és a fogak kialakulásához vezető utat.

A legtöbb ma élő gerinces rendelkezik állkapcsokkal (Gnathostomata). A jelenlegi (recens) állkapocs nélküli gerincesek (Cyclostomata), mint például a nyálkahal vagy az ingola, nagyon kevés információval szolgálnak az állkapcsok kialakulásáról. A kihalt állkapocsnélkülieket (Ostracoderma) tekintik az állkapcsos gerincesek előfutásának, és ezek segítségével pillanthatunk be a gerincesek evolúciójának egyik legfontosabb mozzanatába. Az agy és az érzékszervek újraszerveződése kulcsfontosságú lépés volt a gerincesek evolúciós sikeréhez vezető úton.

A Nature legújabb számában közölt tanulmány szerzői (angol, francia, svájci és kínai paleontológusok és fizikusok) úgynevezett szinkrotron röntgensugaras tomográf használatával tárták fel néhány kihalt állkapocs nélküli gerinces (Galeaspida) fejének anatómiáját. A 435-370 millió évvel ezelőtt élt csoport az Ostracodermák közé tartozott, és evolúciós átmenetet alkotott az állkapocs nélküli és az állkapcsos gerincesek között. A korábban Sinogaleaspis zhejiangensis fajként meghatározott példányok részletes vizsgálata és háromdimenziós rekonstrukciója alapján a kutatók egy új nemzetséget írtak le Shuyu néven ("állkapcsos halak hajnala").

A Shuyu az egyik legkorábbi és legprimitívebb Galeaspida nemzetség. A példányok a szilur időszakból származó (430 millió éves) Maosha Formációból kerültek elő. A sekélytengeri környezetben lerakódott üledékes kőzetből gazdag Galeaspida fauna került elő (például Shuyu, Meishanaspis, Hanyangaspis, Sinacanthus). A szürkészöld kvarchomokkőből 20 olyan egyed ismert, melyeknek a koponyája háromdimenziós állapotban őrződött meg. A most ismertetett eredmények szerint összesen hét példányt vizsgáltak meg a röntgentomográffal. Az így nyert metszetek arra utalnak, hogy a koponya belső kitöltése megőrizte az agy, az idegek és a véredények eredeti morfológiáját, így három dimenzióban tudták rekonstruálni az állat agyát és érzékszerveit.

Forrás: Brian Choo, Zhikun Gai
A Galeaspidákra jellemző egy nagy középső nyílás a fejpajzson, amely orrnyílásként szolgál, és itt történt a víz bevitele a test belsejébe. A hátsó részen néhány háti úszó is megjelent

Az állkapcsok és a fogak kialakulása az egyik legnagyobb lépés a gerincesek evolúciós történetében, de eddig nem találtak olyan ősmaradványt, amelynél tetten érhették volna ezt a lépést. A Shuyu halaknál most azt figyelhették meg a paleontológusok, amint az állkapcsok megjelenése előtt az agy átrendeződött. A ma élő gerincesek embrionális állapotában az állkapcsok azokból az őssejtekből alakulnak ki, amelyek előrevándorolnak az utóagyból a kifejlődő orrcimpák között. Ez azonban nem történhet meg a mai állkapocs nélküli gerinceseknél, mert ezeknek egyetlen orrszervük van középen, ami egyszerűen "útban van" (lásd a képen).

Az ázsiai fosszilis halak orra viszont a modern állkapcsos gerincesek anatómiájára hasonlított, és ez egy kezdő lépés lehetett az állkapcsok kialakulása felé. A Shuyu azt az állapotot mutatja, amelyet a jelenleg elfogadott evolúciós modellek előfeltételnek tekintenek az állkapcsok kifejlődéséhez. A paleontológusok szerint ezek az eredmények arra utalnak, hogy a gerincesek koponyaanatómiájának átszerveződése lépésről lépésre következett be az állkapocs kialakulása során.

Forrás: Nature