Døde fisk puster nyt liv i finner og lemmers evolutionære oprindelse

En skare af fossiler i Kina, gravet i klippe, der går omkring 436 millioner år tilbage, har for første gang afsløret, at den mystiske galeaspids, en kæbeløs ferskvandsfisk, havde parvise finner.

Opdagelsen, udført af et internationalt hold, ledet af Min Zhu fra Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology, Bejiing og professor Philip Donoghue fra University of Bristols School of Earth Sciences, viser den primitive tilstand af parrede finner, før de adskilles i bryst- og bækken finner, forløberen til arme og ben.

Indtil nu var de eneste overlevende fossiler af galeaspids hoveder, men disse nye fossiler, der stammer fra klipperne i Hunan-provinsen og Chongqing og opkaldt Tujiaaspis efter det oprindelige Tujia-folk, der bor i denne region, indeholder hele deres kroppe.

Teorier florerer om den evolutionære begyndelse af hvirveldyrs finner og lemmer - de evolutionære forløbere for arme og ben - for det meste baseret på sammenlignende embryologi. Der er en rig fossiloptegnelse, men tidlige hvirveldyr havde enten finner, eller også havde de ikke. Der var få beviser for deres gradvise udvikling.

Første forfatter Zhikun Gai, en alumnus fra University of Bristol, sagde:"Galeaspidsernes anatomi har været noget af et mysterium, siden de først blev opdaget for mere end et halvt århundrede siden. Titusindvis af fossiler er kendt fra Kina og Vietnam, men næsten alle af dem er bare hoveder – intet har været kendt om resten af ​​deres kroppe – indtil nu.

"De nye fossiler er spektakulære, de bevarer hele kroppen for første gang og afslører, at disse dyr havde parvise finner, der strakte sig kontinuerligt, hele vejen fra baghovedet til selve spidsen af ​​halen. Dette er en stor overraskelse, da Galeaspidser er blevet antaget at mangle parvise finner helt."

Den korresponderende forfatter professor Donoghue sagde, "Tujiaaspis puster nyt liv i en århundrede gammel hypotese for udviklingen af ​​parrede finner gennem differentiering af brystfinner (arme) og bækkenfinner (ben) over evolutionær tid fra en kontinuerlig hoved-til-halefinne-forstadium.

"Denne 'finnefolds'-hypotese har været meget populær, men den har manglet noget støttende bevis indtil nu. Opdagelsen til Tujiaaspis genopliver finnefoldshypotesen og forener den med nutidige data om de genetiske kontroller af den embryonale udvikling af finner i levende live hvirveldyr."

Den korresponderende forfatter Min Zhu fra VPP, Beijing, tilføjede:"Tujiaaspis viser, at den primitive tilstand for parrede finner først udviklede sig. Senere grupper, som de kæbeløse osteostrakaner, viser det første bevis for adskillelse af muskulære brystfinner, idet de bevarer lange bækkenfinner, der reduceres til korte muskelfinner hos hvirveldyr med kæbe, såsom i grupper som placodermer og hajer. Ikke desto mindre kan vi se rester af aflange finnefolder i embryoner fra levende kæbefisk, som eksperimentelt kan manipuleres til at reproducere dem. Nøglespørgsmålet er, hvorfor finner først udvikle sig på denne måde?"

Bristols Dr. Humberto Ferron brugte beregningstekniske metoder til at simulere adfærden af ​​modeller af Tujiaaspis med og uden de parrede finner. Medforfatteren sagde:"De parrede finner på Tujiaaspis fungerer som hydrofoils, der passivt genererer løft til fisken uden noget muskulært input fra selve finnerne. De laterale finnefolder af Tujiaaspis gjorde det muligt for den at svømme mere effektivt."

Medforfatter Dr. Joseph Keating i Bristol modellerede udviklingen af ​​parrede finner. Han sagde:"Fossile kæbeløse hvirveldyr viser en svimlende række finnetyper, hvilket har fremkaldt omfattende debat om udviklingen af ​​parrede finner.

"Vores nye analyser tyder på, at forfaderen til kæbede hvirveldyr sandsynligvis havde parrede finnefolder, som blev adskilt i bryst- og bækkenregioner. Til sidst udviklede disse primitive finner muskulatur og skeletstøtte, hvilket gjorde det muligt for vores fiskeagtige forfædre bedre at styre deres svømning og tilføje fremdrift. Det er forbløffende at tænke på, at de evolutionære innovationer set i Tujiaaspis understøtter bevægelse hos så forskellige dyr som fugle, hvaler, flagermus og mennesker."

Holdets forskning er publiceret i Nature . + Udforsk yderligere

Mudderslurpende hageløse forfædre havde alle bevægelserne