دندان‌های فسیلی ۴۳۹ میلیون ساله دیدگاه‌های دیرینه درباره تکامل را وارونه کردند

یک مکان دورافتاده در استان گوئیژو در جنوب چین، یافته‌های فسیلی باشکوهی را به دست آورده است، از جمله دندان‌های منفرد که متعلق به گونه جدیدی (Qianodus duplicis) از مهره‌داران آرواره‌ای بدوی مربوط به دوره سیلورین باستان (حدود ۴۴۵ تا ۴۲۰ میلیون سال پیش) است.

کیانودوس که از نام باستانی گویژو امروزی نامگذاری شده است، دارای عناصر دندانی مارپیچ مانند غیرمعمولی بود که چندین نسل از دندان‌ها را حمل می‌کردند و در طول زندگی حیوان وارد شدند.

یکی از کمیاب‌ترین فسیل‌هایی که در این مکان یافت شد، در نهایت مارپیچ‌های دندانی (یا حلقه‌های) کیانودوس بود. با توجه به اندازه کوچک آنها، که به ندرت از ۲.۵ میلی متر بیشتر می‌شود، آن‌ها باید تحت بزرگنمایی با نور مرئی و تابش اشعه ایکس بررسی شوند.

یکی از ویژگی‌های بارز حلقه‌ها این است که آن‌ها حاوی یک جفت ردیف دندان هستند که در ناحیه داخلی برجسته پایه چرخشی قرار گرفته‌اند. این دندان‌های به اصطلاح شیری با نزدیک شدن به حلقه داخلی (زبانی) رشد تدریجی در اندازه خود نشان می‌دهند. فاصله متمایز بین دو ردیف دندان‌های اصلی چیزی است که حلقه‌های Qianodus را از مهره داران دیگر متمایز می‌کند. اگرچه قبلاً در حلقه‌های دندان گونه‌های فسیلی کشف نشده بود، اما آرایش مشابهی از ردیف دندان‌های مجاور در دندان‌های چند کوسه مدرن نیز وجود دارد.

یک بخش مجازی در طول یک چرخش دندان در نمای جانبی (هولوتایپ Qianodus duplicis). طول نمونه کمی بیش از ۲ میلی متر است.

این کشف نشان می‌دهد که گروه‌های مهره‌دار آرواره‌دار معروف از به اصطلاح «عصر ماهی‌ها» (۴۲۰ تا ۴۶۰ میلیون سال پیش) حدود ۲۰ میلیون سال قبل ایجاد شده‌اند.

لی کیانگ از دانشگاه نرمال کوجینگ می‌گوید: کیانودوس اولین شواهد ملموس را برای دندان ها، و با گسترش فک، از این دوره حیاتی اولیه تکامل مهره داران به ما ارائه می‌دهد.

بر خلاف دندان‌های کوسه‌های امروزی که دائماً می‌ریزند، محققان بر این باورند که حلقه‌های دندانی کیانودوس در دهان نگهداری می‌شوند و با رشد این حیوان اندازه آن افزایش می‌یابد. این تفسیر بزرگ شدن تدریجی دندان‌های جایگزین و گشاد شدن پایه چرخشی را به عنوان پاسخی به افزایش مداوم اندازه فک در طول رشد توضیح می‌دهد.

برای محققان، کلید بازسازی رشد حلقه‌ها دو نمونه در مراحل اولیه شکل‌گیری بود که به راحتی با اندازه‌های کوچک‌تر و دندان‌های کمترشان قابل شناسایی بودند. مقایسه با چرخش‌های بالغ بیش‌تر، بینش نادری را در مورد مکانیک رشد دندان‌های مهره‌داران اولیه در اختیار دیرینه‌شناسان قرار داد. این مشاهدات نشان می‌دهد که دندان‌های شیری اولین دندان‌هایی بودند که شکل گرفتند، در حالی که افزودن دندان‌های چرخشی جانبی (اکسسوری) بعداً در رشد رخ داد.

 بازسازی Qianodus duplicis، مهره‌دار آرواره‌ای بدوی.

پلامن آندریف، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: «علی‌رغم ویژگی‌هایشان، چرخش‌های دندان در واقع در بسیاری از تبار‌های کندریشتیان و استیکتیان منقرض شده گزارش شده است. برخی از کندریشتیان‌های اولیه حتی دندان‌های خود را به طور کامل از حلقه‌هایی با فاصله نزدیک می‌ساختند.

محققان ادعا می‌کنند که این مورد در مورد Qianodus نیز وجود داشته است. آن‌ها پس از بررسی چرخش‌های کوچک (طول ۱ تا ۲ میلی‌متر) گونه‌های جدید با تشعشع سنکروترون به این نتیجه رسیدند - یک فرآیند اسکن سی‌تی که از پرتو‌های ایکس پرانرژی یک شتاب‌دهنده ذرات استفاده می‌کند.

پروفسور ژو مین از موسسه دیرینه شناسی مهره داران و دیرینه انسان شناسی آکادمی علوم چین گفت: "ما از کشف اینکه ردیف‌های دندانی چرخش‌ها دارای یک انحراف واضح به چپ یا راست هستند شگفت زده شدیم که نشان دهنده موقعیت رامی فک مقابل است. "

این مشاهدات توسط یک درخت فیلوژنتیک پشتیبانی می‌شود که Qianodus را به عنوان یکی از بستگان نزدیک به گروه‌های کندریشتیان منقرض شده با دندان‌های مبتنی بر چرخش شناسایی می‌کند.

پروفسور ZHU گفت: "خط زمانی بازنگری شده ما برای منشاء گروه‌های اصلی مهره داران فک دار با این دیدگاه موافق است که تنوع اولیه آن‌ها در اوایل سیلورین رخ داده است. "

کشف Qianodus شواهد ملموسی برای وجود مهره‌داران دندان‌دار و دندان‌های کوسه‌مانند ارائه می‌دهد که ده‌ها میلیون سال زودتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد الگوبرداری می‌کنند.

تجزیه و تحلیل فیلوژنتیک ارائه شده در این مطالعه Qianodus را به عنوان یک کندریشتیان اولیه شناسایی می‌کند، که به این معنی است که ماهی‌های فک دار قبلاً در سیلورین پایین کاملاً متنوع بودند و اندکی پس از تکامل کانی سازی اسکلتی در دودمان اجدادی مهره داران بدون آرواره ظاهر شدند.

ایوان سانسوم، یکی از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه بیرمنگام می‌گوید: «این مدل‌های تکاملی کنونی برای ظهور نوآوری‌های کلیدی مهره‌داران مانند دندان‌ها، فک‌ها و زائده‌های جفتی را زیر سؤال می‌برد.»