Ausgestorbene Kreaturen füllen eine rätselhafte Lücke im Fossilienbestand

Künstlerische Rekonstruktionen von Yunanozoen aus dem kambrischen Chengjiang-Organismus zeigen korbartige Schlundskelette. Bildnachweis: Dinghua Yang

Forschungen zeigen, dass Yunnanozoen die ältesten bekannten Stammwirbeltiere sind.

Die neuen Erkenntnisse beantworten Fragen im Fossilienbestand.

Die verwirrende Lücke im Fossilienbestand, die die Evolution von Wirbellosen zu Wirbeltieren erklären würde, hat Wissenschaftler lange verwirrt. Wirbeltiere teilen einzigartige Merkmale wie ein Rückgrat und einen Schädel und umfassen Fische, Amphibien, Reptilien, Vögel, Säugetiere und Menschen. Andererseits sind Wirbellose Tiere, die kein Rückgrat haben.

Der evolutionäre Prozess, der wirbellose Tiere zu Wirbeltieren machte – und wie diese frühen Wirbeltiere aussahen – ist Wissenschaftlern seit Jahrhunderten ein Rätsel.

Ein Team von Wissenschaftlern hat nun eine Studie über Yunnanozoen durchgeführt, ausgestorbene Kreaturen aus dem frühen Kambrium (vor 518 Millionen Jahren), und entdeckte Beweise dafür, dass sie die ältesten bekannten stammähnlichen Wirbeltiere sind. Stammwirbeltiere ist ein Begriff, der sich auf diese ausgestorbenen Wirbeltiere bezieht, aber sie sind eng mit lebenden Wirbeltieren verwandt.

Die Wissenschaftler des Nanjing Institute of Geology and Paleontology, der Chinese Academy of Sciences und der Nanjing University veröffentlichten ihre Ergebnisse am 7. Juli 2022 in der Zeitschrift. Wissenschaften.

Stammwirbeltier Yunanozoan. Bildnachweis: Fangchen Zhao

Während die Forscher im Laufe der Jahre untersucht haben, wie sich Wirbeltiere entwickelt haben, lag das Hauptaugenmerk der Forschung auf den Schlundbögen. Dies sind die Strukturen, die Teile des Gesichts und des Halses produzieren, wie Muskeln, Knochen und Bindegewebe. Wissenschaftler haben die Hypothese aufgestellt, dass sich der Pharynxbogen aus einem nicht verbundenen Knorpelstab bei den Vorfahren der Wirbeltiere entwickelt hat, wie z. B. den Chordaten, einem nahen Verwandten der Wirbellosen der Wirbeltiere. Ob eine solche Anatomie bei den alten Vorfahren tatsächlich existierte, war jedoch nicht sicher bekannt.

Um die Rolle des Schlundbogens bei alten Wirbeltieren besser zu verstehen, untersuchte das Forschungsteam die Fossilien der griechischen Mollusken, die in der Provinz Yunnan, China, gefunden wurden. Jahrelang haben Forscher Yananozoen untersucht, mit unterschiedlichen Schlussfolgerungen darüber, wie die Anatomie der Kreatur zu interpretieren ist. Die Affinität von Yunnanozoen wird seit fast drei Jahrzehnten diskutiert, wobei zahlreiche Forschungsarbeiten veröffentlicht wurden, die unterschiedliche Meinungen unterstützen, darunter vier in Natur temperieren Und die Wissenschaften.

Das Forschungsteam machte sich daran, die neu gesammelten Yunnanozoen-Fossilienproben auf bisher unerforschte Weise zu untersuchen und eine hochauflösende anatomische und infrastrukturelle Studie durchzuführen. Die 127 untersuchten Proben enthalten gut erhaltene Kohlenstoffrückstände, die es dem Team ermöglichten, ultrastrukturelle Beobachtungen und detaillierte geochemische Analysen durchzuführen.

Das Team wendete Röntgenmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie, Raman-Spektroskopie, Fourier-Transformations-Infrarotspektroskopie und energiedispersive Röntgenspektroskopie auf die fossilen Proben an. Ihre Studie bestätigte in mehrfacher Hinsicht, dass Yunnanozoen Zellknorpel im Pharynx haben, ein Merkmal, das als spezifisch für Wirbeltiere angesehen wird. Die Ergebnisse des Teams unterstützen, dass Yunnanozoen stammähnliche Wirbeltiere sind. Die Ergebnisse ihrer Studie zeigen, dass die Griechen die ältesten und primitivsten Verwandten der Wirbeltiere der Kronengruppe sind.

Während ihrer Studie stellte das Team fest, dass alle sieben Schlundbögen in den Yonanozoa-Fossilien einander ähnlich sind. Alle Halterungen haben bambusähnliche Lamellen und Saiten. Alle benachbarten Bögen sind durch dorsale und ventrale horizontale Stäbe verbunden, die einen Korb bilden. Das korbartige Rachenskelett ist ein Merkmal, das heute bei lebenden, kieferlosen Fischen wie Neunaugen und Schleimaalen zu finden ist.

Es gibt zwei Arten von Rachenskeletten – korbartige und isolierte Arten – bei kambrischen und lebenden Wirbeltieren. Dies bedeutet, dass die Form der Rachenskelette eine viel komplexere frühe Evolutionsgeschichte hat als bisher angenommen, sagte Tian Qingyi, Erstautor der Studie, von der Nanjing University und dem Nanjing Institute of Geology and Paleontology, Chinese Academy of Sciences.

Ihre Forschung verschaffte dem Team neue Einblicke in die detaillierten Strukturen von Schlundbögen. Die neuen anatomischen Beobachtungen, die das Team in seiner Studie gemacht hat, unterstützen die evolutionäre Position der Ionozoen im sehr grundlegenden Teil des Lebensbaums der Wirbeltiere.

Referenz: „Die Grundstruktur enthüllt das angestammte Wirbeltierskelett in Yunnanozoen“ von Qingyi Tian, ​​​​Fangchen Zhao, Han Zeng, Maoyan Zhou und Baoyu Jiang, 7. Juli 2022, hier verfügbar. Wissenschaften.
DOI: 10.1126 / science.abm2708

Das Forschungsteam umfasst Chengyi Tian von der Nanjing University (NJU) und dem Nanjing Institute of Geology and Paleontology, Chinese Academy of Sciences (NIGPAS). Fangchen Zhao und Han Zeng von NIGPAS; Maoyan Zhu von NIGPAS und der Universität der Chinesischen Akademie der Wissenschaften; und Baoyu Jiang von der NJU.

Diese Forschung wurde durch das Programm „Strategic Priority Research (B)“ der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und der National Science Foundation of China finanziert.