380 millioner år gammelt hjerte belyser evolutionær historie

Forskere har opdaget et 380 millioner år gammelt hjerte - det ældste nogensinde fundet - sammen med en separat forstenet mave, tarm og lever i en gammel kæbefisk, der kaster nyt lys over udviklingen af ​​vores egne kroppe.

Den nye forskning, offentliggjort i dag i Science , fandt ud af, at positionen af ​​organerne i kroppen af ​​arthrodires - en uddød klasse af pansrede fisk, der blomstrede gennem den devonske periode fra 419,2 millioner år siden til 358,9 millioner år siden - svarer til moderne hajanatomi, hvilket giver vigtige nye evolutionære spor.

Ledende forsker, John Curtin Distinguished Professor Kate Trinajstic fra Curtin's School of Molecular and Life Sciences og Western Australian Museum, sagde, at opdagelsen var bemærkelsesværdig i betragtning af, at blødt væv fra gamle arter sjældent blev bevaret, og det var endnu sjældnere at finde 3D-bevaring.

"Som en palæontolog, der har studeret fossiler i mere end 20 år, var jeg virkelig overrasket over at finde et 3D og smukt bevaret hjerte i en 380 millioner år gammel forfader," sagde professor Trinajstic.

"Evolution opfattes ofte som en række små skridt, men disse gamle fossiler tyder på, at der var et større spring mellem kæbeløse og kæbede hvirveldyr. Disse fisk har bogstaveligt talt deres hjerter i munden og under deres gæller - ligesom hajer i dag."

Denne forskning præsenterer den første 3D-model af et komplekst S-formet hjerte i en arthrodire, der består af to kamre, hvor det mindre kammer sidder øverst.

Professor Trinajstic sagde, at disse egenskaber var avancerede hos så tidlige hvirveldyr, hvilket giver et unikt vindue til, hvordan hoved- og nakkeregionen begyndte at ændre sig for at tilpasse sig kæberne, et kritisk stadium i udviklingen af ​​vores egen krop.

"For første gang kan vi se alle organerne sammen i en primitiv kæbefisk, og vi var især overraskede over at høre, at de ikke var så forskellige fra os," sagde professor Trinajstic.

"Der var dog en kritisk forskel - leveren var stor og gjorde det muligt for fisken at forblive flydende, ligesom hajer i dag. Nogle af nutidens benfisk som lungefisk og birkes har lunger, der udviklede sig fra svømmeblærer, men det var vigtigt, at vi fandt ingen tegn på lunger i nogen af ​​de uddøde panserfisk, vi undersøgte, hvilket tyder på, at de udviklede sig uafhængigt i knoglefiskene på et senere tidspunkt."

Gogo-formationen i Kimberley-regionen i det vestlige Australien, hvor fossilerne blev indsamlet, var oprindeligt et stort rev.

Ved at få hjælp fra forskere ved Australian Nuclear Science and Technology Organisation i Sydney og European Synchrotron Radiation Facility i Frankrig brugte forskere neutronstråler og synkrotronrøntgenstråler til at scanne prøverne, der stadig var indlejret i kalkstenskonkretionerne, og konstruerede tredimensionelle billeder af det bløde væv inde i dem baseret på de forskellige tætheder af mineraler aflejret af bakterierne og den omgivende stenmatrix.

Denne nye opdagelse af mineraliserede organer, ud over tidligere fund af muskler og embryoner, gør Gogo arthrodires til de mest fuldt forståede af alle hvirveldyr med kæbestammer og tydeliggør en evolutionær overgang på linjen til levende kæbede hvirveldyr, som omfatter pattedyr og mennesker.

Medforfatter professor John Long, fra Flinders University, sagde:"Disse nye opdagelser af bløde organer i disse gamle fisk er virkelig stoffet i palæontologers drømme, for uden tvivl er disse fossiler de bedst bevarede i verden for denne alder. De vis værdien af ​​Gogo-fossilerne for at forstå de store skridt i vores fjerne evolution. Gogo har givet os verdensnyheder, fra køns oprindelse til det ældste hvirveldyrs hjerte, og er nu et af de mest betydningsfulde fossile steder i verden. Det er gang stedet blev seriøst overvejet for verdensarvsstatus."

Medforfatter professor Per Ahlberg fra Uppsala Universitet sagde:"Det, der virkelig er usædvanligt ved Gogo-fiskene er, at deres bløde væv er bevaret i tre dimensioner. De fleste tilfælde af konservering af blødt væv findes i fladtrykte fossiler, hvor den bløde anatomi er lidt mere end en plet på klippen. Vi er også meget heldige, fordi moderne scanningsteknikker giver os mulighed for at studere disse skrøbelige bløde væv uden at ødelægge dem. For et par årtier siden ville projektet have været umuligt."

Den Curtin-ledede forskning var et samarbejde med Flinders University, Western Australian Museum, European Synchrotron Radiation Facility i Frankrig, Australian Nuclear Science and Technology Organisation's atomreaktor, Uppsala Universitet, Monash University's Australian Regenerative Medicine Institute og South Australian Museum.

Papiret har titlen "Exceptionel konservering af organer i devonske placodermer fra Gogo lagerstätte." + Udforsk yderligere

'Virtuel anatomi'-billeddannelse giver ny indsigt i gamle næbdyrsfisk