De tidligste landdyr havde færre kranieknogler end fisk, hvilket begrænsede deres udvikling

Kranierne fra tetrapoder havde færre knogler end uddøde og levende fisk, hvilket begrænsede deres udvikling i millioner af år, ifølge en seneste undersøgelse.

Ved at analysere fossile kranier fra dyr på tværs af overgangen fra et akvatisk til terrestrisk miljø, opdagede forskere fra University of Bristol, Barcelonas Universitat Pompeu Fabra og University College London, at tetrapoder havde mere komplekse forbindelser mellem deres kranieknogler end fisk. Og i stedet for at fremme diversificeringen af ​​livet på land, begrænsede disse ændringer i kraniets anatomi faktisk udviklingen af ​​tetrapod-kranier.

Tetrapoder udviklede sig fra fisk og var de tidligste landdyr med lemmer og cifre; forfædrene til alt fra padder til mennesker.

Forskningen, offentliggjort i denne uge i Science Advances , kvantificerede organiseringen af ​​kranieknogler i mere end 100 levende og fossile dyr for bedre at forstå, hvordan kranier ændrede sig, efterhånden som tetrapoder udviklede sig.

Hovedforfatter James Rawson fra Bristol's School of Earth Sciences sagde:"Tetrapod-kranier har generelt færre kranieknogler end deres fiskeforfædre, men blot at tælle antallet af knogler savner nogle vigtige data. Vi brugte en teknik kaldet netværksanalyse, hvor arrangementet af kraniet knogler – hvilke knogler forbindes med – registreres ud over knoglenummer."

Forfatter Dr. Borja Esteve-Altava, en ekspert i denne teknik, sagde:"Traditionelt har anatomiforskning for det meste været beskrivende eller kvalitativ. Netværksanalyse giver en sund matematisk ramme til at kvantificere anatomiske relationer mellem knogler:en slags data, der ofte overses i de fleste undersøgelser af morfologisk evolution."

Forfatterne fandt ud af, at tetrapoder med færre kranieknogler end fisk gjorde organiseringen af ​​deres kranier mere kompleks.

Mr. Rawson tilføjede:"Det kan virke mærkeligt, men at have færre knogler betyder, at hver af disse knogler skal forbindes med flere af sine naboer, hvilket resulterer i et mere komplekst arrangement. Moderne frøer og salamandere havde de mest komplekse kranier af alle de dyr, vi studerede ." Kranierne fra de tidligste tetrapoder blev også mere konsoliderede til en enkelt enhed, hvorimod deres fiskeforfædre havde kranier lavet af flere forskellige sektioner.

Ved at se på mangfoldigheden af ​​kranieknoglearrangementer over tid, opdagede forfatterne også, at tetrapodernes oprindelse falder sammen med et fald i mangfoldigheden af ​​kranieknoglearrangementer. Professor Emily Rayfield, seniorforfatter af undersøgelsen, sagde:"Vi var overraskede over at opdage, at disse ændringer i kraniet syntes at begrænse tetrapod-evolutionen snarere end at fremme stråling til nye levesteder på land. Vi tror, ​​at udviklingen af ​​en hals, udryddelsesbegivenheder eller en flaskehals i kraniets udvikling kan være ansvarlig."

Mr. Rawson konkluderede:"Vi ser også et lignende fald i strukturel variabilitet for lemmerknoglerne i tidlige tetrapoder, men faldet i lemmerne sker 10 millioner år tidligere. Det ser ud til, at forskellige faktorer påvirkede kraniets og lemmernes udvikling hos tidlige tetrapoder, og vi har så meget mere at lære om denne afgørende tid i vores egen evolutionære historie."

"Tidlig tetrapod kranieevolution er kendetegnet ved øget kompleksitet, begrænsning og en forskydning fra fin-lem udvikling," af James Rawson, Dr. Borja Esteve-Altava, Dr. Laura Porro, Dr. Hugo Dutel og Professor Emily Rayfield i Videnskabens fremskridt. + Udforsk yderligere

Kranie af et 340 millioner år gammelt dyr digitalt genskabt og afslører hemmeligheder fra gamle padder