Künstlerische Rekonstruktion eines Yunnanozoen mit seinem Rachenskelett. (Dinghua Yang) Eine seltsame Kreatur, die vor über einer halben Milliarde Jahren in den Ozeanen der Erde herumschwappte, scheint der früheste Verwandte der Wirbeltiere zu sein, den wir bisher gefunden haben.
Sie werden Yunnanozoen genannt und stammen aus dem frühen Kambrium vor etwa 518 Millionen Jahren. Paläontologen haben herausgefunden, dass die in ihren versteinerten Überresten gefundenen Knorpelmerkmale mit denen moderner Wirbeltiere vergleichbar sind.
Dies deutet darauf hin, dass es sich bei den Tieren um Stammwirbeltiere handelt, eine ausgestorbene Schwestergruppe der Gruppe, von der moderne Wirbeltiere abstammen.
„Schlundbögen sind eine Schlüsselinnovation, die wahrscheinlich zur Entwicklung der Kiefer und des Gehirns von Wirbeltieren beigetragen hat“, schrieb das Team unter der Leitung von Qingyi Tian von der Universität Nanjing und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in China.
„Das Rachenskelett umstrittener kambrischer Tiere, die Yunnanozoen genannt werden, enthält möglicherweise die ältesten fossilen Beweise, die die frühe Entwicklung der Bögen belegen, doch seine Korrelation mit der von Wirbeltieren ist immer noch umstritten.“
„Durch die Untersuchung zusätzlicher Proben mit bisher unerforschten Techniken ... fanden wir Hinweise darauf, dass die Kiemenbögen von Yunnanozoen aus Zellknorpel mit einer extrazellulären Matrix bestehen, die von Mikrofibrillen dominiert wird, ein Merkmal, das bisher als spezifisch für Wirbeltiere angesehen wurde.“
Für Wissenschaftler war es eine schwierige Aufgabe, die Entwicklung der Wirbeltiere bis zu ihren dunklen Anfängen zurückzuverfolgen. Im Laufe von Hunderten von Millionen Jahren erodieren und zerfallen Spuren von Leben; Fossilien können zurückgelassen werden, wenn die Bedingungen stimmen, aber das ist der Fall oft äußerst schwer zu interpretieren , besonders für die ganz Alten, ganz Fremden.
Yunnanozoen sind sehr alt und sehr seltsam. Seit Jahrzehnten rätseln Wissenschaftler darüber, wo diese Kreatur in die Welt passt Baum des Lebens , basierend auf Studien und konkurrierenden Interpretationen von alte Fossilien erholte sich von der Maotianshan-Schiefer in China.
In der Hoffnung, das Problem zu klären, begannen Tian und seine Kollegen mit einer Untersuchung von 127 neu gesammelten Yunnanozoen-Fossilien.
Ein versteinertes Yunnanozoan. (Fangchen Zhao)
Diese Fossilien wurden einer Reihe von Techniken unterzogen, die zuvor noch nicht auf Yunnanozoen angewendet wurden, darunter Röntgenmikrotomographie, Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, Raman-Spektrometrie und energiedispersive Spektrometrie-Elementkartierung. Ihre Ergebnisse enthüllten bisher unbekannte Details über die Anatomie von Yunnanozoen.
Der Rachenbogen ist eine Struktur, die während der Embryonalentwicklung von Wirbeltierorganismen zu finden ist und je nach Organismus die Vorstufe für eine Reihe unterschiedlicher Teile des Gesichts und des Kiefers ist.
Bei Fischen werden diese Bögen Kiemenbögen genannt und dienen als Stütze für die Kiemen. Wissenschaftler glauben, dass sich der Rachenbogen bei den Vorfahren der Wirbeltiere aus einem unverbundenen Knorpelstab entwickelte; obwohl unbekannt ist, wann und wie es entstand.
Bei Yunnanozoen wurden zuvor sieben Paare bilateral symmetrischer Kiemenbögen identifiziert. Tian und Kollegen haben sich die mikroskopischen Strukturen dieser Stäbe und die Art und Weise, wie sie im Körper angeordnet sind, genauer angesehen.
Sie fanden heraus, dass die sieben Bogenpaare in den Fossilien einander ähnlich sind und dass sie durch dorsale und ventrale horizontale Stäbe verbunden sind und eine korbartige Struktur bilden.
Sie fanden außerdem heraus, dass die Kiemenbögen aus Knorpel in einer dicht gepackten Mikrofibrillenmatrix bestehen. Sie fanden heraus, dass diese Mikrofibrillen den Mikrofibrillen ähneln, die im Bindegewebe von Wirbeltieren vorkommen. Es handelt sich um eine Kombination von Merkmalen, die bei modernen Wirbeltieren weit verbreitet sind: Knorpel in einer Mikrofibrillenmatrix, Kiemenbögen und das Vorhandensein horizontaler Balken an den Enden der Kiemenbögen.
Darüber hinaus findet sich bei einigen modernen kieferlosen Fischen wie Neunaugen und Schleimaalen eine korbartige Struktur des Rachenskeletts.
„Zwei Arten von Rachenskeletten – der korbartige und der isolierte Typ – kommen im Kambrium und bei lebenden Wirbeltieren vor.“ sagte Tian . „Dies impliziert, dass die Form der Rachenskelette eine komplexere frühe Evolutionsgeschichte hat als bisher angenommen.“
Die Beweise des Teams für wirbeltierähnliche Strukturen in diesen mysteriösen Tieren sind überzeugend. Obwohl sie nicht direkt mit modernen Wirbeltieren verwandt sind, könnten Yunnanozoen daher dazu beitragen, etwas Licht auf die Evolution der Wirbeltiere zu werfen.
„Obwohl Evolutionsbiologen damit beschäftigt waren, den mythischen Vorfahren zu jagen, der alles über den Körperbauplan der Wirbeltiere erklärt, ist vielleicht das Gegenteil ein vernünftiger Ansatz“, schrieb der Paläobiologe Tetsuto Miyashita vom Canadian Museum of Nature in einem verwandten Artikel Wissenschaft Perspektive . Miyashita war an der Forschung nicht beteiligt.
„Mit anderen Worten lässt sich die mäandrierende Reise zu modernen Wirbeltieren am besten verstehen, indem man den Stammbaum mit divergenten und diskontinuierlichen anatomischen Formen bevölkert, die sich eher an phylogenetischen Schlussfolgerungen als an Theorien orientieren.“
Das Papier des Teams wurde in veröffentlicht Wissenschaft .