‘Hiu’ berusia 439 juta tahun yang mengejutkan memaksa para ilmuwan untuk memikirkan kembali garis waktu evolusi

Hiu purba ditemukan di Cina dan merupakan nenek moyang tertua manusia dengan rahang.

Predator puncak lautan sering digambarkan sebagai hiu hidup. Ahli paleontologi telah mampu menemukan sisa-sisa nenek moyang kuno yang berasal dari Era Paleozoikum ratusan juta tahun yang lalu. Sering disebut sebagai acanthodes, “hiu” kuno ini ditutupi paku. Tidak seperti hiu modern, mereka mengembangkan “baju besi” bertulang di sekitar sirip berpasangan mereka.

Para ilmuwan dikejutkan oleh usia spesies acanthod yang baru ditemukan dari Cina. Penemuan ini adalah ikan rahang tertua yang tak terbantahkan, mendahului fosil tubuh acanthodic pertama sekitar 15 juta tahun.

Temuan para peneliti baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Alam.

rekonstruksi kehidupan Renovasi Fanjingshania. Kredit foto: Zhang Heming

Direkonstruksi dari ribuan fragmen kerangka kecil, Fanjingshaniadinamai menurut Situs Warisan Dunia UNESCO Fanjingshan yang terkenal, adalah ikan aneh dengan “baju besi” tulang luar dan beberapa pasang duri sirip yang membedakannya dari ikan berahang hidup, hiu dan pari bertulang rawan, serta pari dan lobus tanpa tulang. ikan yang mengalir.

penyelidikan Fanjingshania oleh tim peneliti dari Chinese Academy of Sciences, Qujing Normal University dan Universitas Birmingham mengungkapkan bahwa spesies tersebut secara anatomis dekat dengan kelompok hiu berduri punah yang dikenal secara kolektif sebagai acanthodes. Berbeda dengan hiu modern, acanthode memiliki pengerasan kulit di daerah bahu, yang secara primitif ditemukan pada ikan berahang.

Sebuah rekonstruksi Renovasi Fanjingshania di laut. Kredit foto: Fu Boyuan dan Fu Baozhong

Sisa-sisa fosil dari Fanjingshania ditemukan dalam sampel lapisan tulang dari Formasi Rongxi di Kabupaten Shiqian, Provinsi Guizhou, Cina.

Penemuan ini memberikan bukti yang dapat diverifikasi bahwa kelompok besar vertebrata mulai melakukan diversifikasi puluhan juta tahun sebelum awal 420 juta tahun dari apa yang disebut “Zaman Ikan.”

Para ilmuwan menemukan fitur yang membuat perbedaan Fanjingshania dari vertebrata lain yang dikenal. Ia memiliki duri toraks, forethoracic, dan forepelvic yang bergabung menjadi satu unit dengan pelat korset dada dermal. Selain itu, bagian ventral dan lateral dari pelat bahu telah ditemukan meluas ke tepi posterior duri dada. Spesies ini memiliki sisik batang yang khas, dan mahkota sisik ini terdiri dari serangkaian elemen seperti gigi (odontodes) yang dihiasi dengan puncak nodal yang tidak beraturan. Anehnya, pertumbuhan dentin dicatat di sisik tetapi tidak di bagian lain dari dermis, seperti tulang. B. sirip duri.

Pandangan alternatif tentang Renovasi Fanjingshania. Kredit foto: Zhang Heming

“Ini adalah ikan berahang tertua yang diketahui anatominya,” kata Prof Zhu Min dari Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP). Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok. “Data baru memungkinkan kami untuk menempatkan Fanjingshania ke dalam pohon filogenetik vertebrata awal dan mendapatkan informasi yang sangat dibutuhkan tentang langkah-langkah evolusi yang mengarah pada asal usul adaptasi vertebrata utama seperti rahang, sistem sensorik, dan pelengkap berpasangan.”

Para ilmuwan tahu itu sejak awal Fanjingshanias Korset dada, dengan deretan duri siripnya, adalah kunci untuk menentukan posisi spesies baru di pohon evolusi vertebrata awal. Mereka menemukan bahwa sekelompok acanthode yang dikenal sebagai climatiids memiliki jumlah penuh tulang bahu yang dikenali di Fanjingshania. Selain itu, berbeda dengan perkembangan lempeng kulit normal, pengerasan payudara Fanjingshania dan klimatiid menyatu dengan sisik batang yang dimodifikasi. Ini dianggap sebagai spesialisasi dari kondisi primitif vertebrata berahang, di mana lempeng tulang tumbuh dari satu pusat osifikasi.

Fragmen kerangka kulit dada (bagian dari tulang belakang dada menyatu dengan pelat korset bahu) dari Renovasi Fanjingshania ditampilkan dalam tampilan ventral. Kredit: Andreev, dkk

Tanpa diduga, fosil tulang Fanjingshania menunjukkan bukti resorpsi ekstensif dan remodeling yang biasanya terkait dengan perkembangan kerangka pada teleost, termasuk manusia.

“Tingkat modifikasi jaringan keras ini belum pernah terjadi sebelumnya pada chondrichthyans, kelompok yang mencakup ikan bertulang rawan modern dan nenek moyang mereka yang telah punah,” kata penulis utama Dr. Plamen Andreev, seorang peneliti di Qujing Normal University. “Ini berbicara tentang plastisitas perkembangan yang lebih besar dari kerangka termineralisasi pada awal diversifikasi ikan berahang daripada yang diperkirakan saat ini.”

Sifat penyerapan Fanjingshania paling jelas pada sisik batang terisolasi yang menunjukkan tanda-tanda pelepasan elemen mahkota seperti gigi dan pengangkatan tulang dermal dari dasar sisik. Sampel potongan tipis dan potongan tomografi menunjukkan bahwa tahap resorptif ini diikuti oleh pengendapan elemen mahkota pengganti. Anehnya, contoh terdekat dari remodeling kerangka ini ditemukan pada gigi dan gigi kulit (denticles) ikan bertulang yang sudah punah dan masih hidup. dalam FanjingshaniaNamun, resorpsi tidak menargetkan masing-masing gigi atau dentikel, seperti yang terjadi pada ikan bertulang, melainkan menghilangkan area yang mengandung banyak dentikel bersisik. Mekanisme penggantian yang aneh ini lebih mirip dengan perbaikan tulang daripada substitusi gigi/gigi pada vertebrata berahang.

Gudang Fosil Ikan Chongqing adalah satu-satunya tempat penyimpanan Silur Awal di dunia yang mengawetkan ikan lengkap dengan rahang dari kepala hingga ekor, menawarkan kesempatan tak tertandingi untuk mengintip “fajar ikan” yang sedang berlangsung. Kredit: NICE Tech/ScienceApe

Sebuah hipotesis filogenetik untuk Fanjingshania, menggunakan matriks numerik yang berasal dari sifat-sifat yang dapat diamati, mengkonfirmasi hipotesis asli para peneliti bahwa spesies tersebut mewakili cabang evolusi awal Chondrichthyans primitif. Hasil ini memiliki implikasi mendalam bagi pemahaman kita tentang asal usul ikan berahang, karena mereka setuju dengan perkiraan jam morfologis untuk usia nenek moyang bersama ikan bertulang rawan dan bertulang, yang telah berumur sekitar 455 juta tahun yang lalu, selama periode yang dikenal seperti Ordovisium.

Hasil ini memberi tahu kita bahwa kurangnya sisa-sisa ikan berahang Ordovisium yang tak tertandingi dapat dijelaskan dengan undersampling dari urutan sedimen dari zaman kuno yang sebanding. Mereka juga menunjukkan kecenderungan konservasi yang kuat untuk gigi, rahang, dan fosil vertebrata yang diartikulasikan pada strata sezaman. Fanjingshania.

“Penemuan baru ini menantang model evolusi vertebrata yang ada dengan secara signifikan mempersingkat jangka waktu munculnya ikan berahang dari nenek moyang terdekat mereka yang tidak berahang. Ini akan memiliki implikasi mendalam tentang bagaimana kami menilai tingkat evolusi pada vertebrata awal dan hubungan antara perubahan morfologis dan molekuler dalam kelompok-kelompok ini,” kata Dr. Ivan J. Sansom dari[{” attribute=””>University of Birmingham.

Reference: “Spiny chondrichthyan from the lower Silurian of South China” by Plamen S. Andreev, Ivan J. Sansom, Qiang Li, Wenjin Zhao, Jianhua Wang, Chun-Chieh Wang, Lijian Peng, Liantao Jia, Tuo Qiao, and Min Zhu, 28 September 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-05233-8