Gigi fosil berusia 439 juta tahun membalikkan pandangan lama tentang evolusi

Rekonstruksi volumetrik protesa gigi dilihat dari aspek lingualnya (pola total) Qianodus Dupis). Spesimen lebih dari 2 mm. Kredit: Chu et al.

Fosil gigi langka Cina mengubah keyakinan para ilmuwan tentang evolusi vertebrata.

Sebuah tim ilmuwan internasional telah menemukan sisa-sisa ikan bergigi yang berusia 439 juta tahun, yang menunjukkan bahwa nenek moyang chondrichthyans (hiu dan pari) dan ossicles (ikan pari dan bersirip lobus) muncul jauh lebih awal dari yang diperkirakan sebelumnya.

Hasilnya baru-baru ini diterbitkan di jurnal bergengsi sifat pemarah.

Sebuah situs terpencil di Provinsi Guizhou China selatan telah menghasilkan penemuan fosil yang luar biasa, termasuk gigi soliter yang diidentifikasi sebagai milik spesies baru (Qianodus doubleis) vertebrata berahang primitif dari periode Silur kuno (sekitar 445 hingga 420 juta tahun yang lalu). Qianodus, dinamai menurut nama kuno Guizhou saat ini, memiliki elemen gigi seperti siput yang tidak biasa yang memiliki beberapa generasi gigi yang dimasukkan sepanjang hidup hewan tersebut.

Rekonstruksi renang Qianodus doubleis. Kredit: IVPP

Salah satu fosil paling langka yang ditemukan di situs tersebut adalah spirochetes gigi (atau zephytes) dari Qianodus. Karena ukurannya yang kecil, yang jarang melebihi 2,5 mm, itu harus dipelajari di bawah perbesaran menggunakan cahaya tampak dan sinar-X.

Fitur penting dari remah-remah adalah bahwa mereka memiliki sepasang deretan gigi yang ditempatkan di area tengah yang terangkat dari dasar bantalan. Yang disebut gigi sulung ini menunjukkan pertumbuhan bertahap dalam ukuran saat mendekati cacing bagian dalam (lingual). Perbedaan antara dua baris gigi sulung inilah yang membedakan bunga Qianodus dengan bunga vertebrata lainnya. Meskipun sebelumnya tidak terdeteksi pada bantalan gigi spesies fosil, susunan baris gigi proksimal yang serupa juga terdapat pada gigi banyak hiu modern.

Bagian hipotetis sepanjang putaran gigi pada tampilan samping (tipe komprehensif) Qianodus Duplicis). Spesimen lebih dari 2 mm. Kredit: Chu et al.

Penemuan ini menunjukkan bahwa kelompok vertebrata berahang yang diketahui dari apa yang disebut “zaman ikan” (420 hingga 460 juta tahun yang lalu) sebenarnya muncul sekitar 20 juta tahun yang lalu.

“Qianodus memberi kita bukti nyata pertama tentang gigi, dan rahang ekstensi, dari periode awal kritis evolusi vertebrata ini,” kata Li Qiang dari Qujing Normal University.

Berbeda dengan gigi hiu modern yang terus-menerus rontok, para peneliti percaya bahwa bantalan gigi Qianodus tetap berada di mulut dan bertambah besar seiring pertumbuhan hewan. Penjelasan ini menjelaskan pembesaran bertahap dari gigi pengganti dan pelebaran dasar rahang sebagai respons terhadap peningkatan ukuran rahang yang berkelanjutan selama perkembangan.

Bagi para peneliti, kunci untuk merekonstruksi pertumbuhan gelembung adalah dua sampel pada tahap awal pembentukan, mudah diidentifikasi dengan ukurannya yang jauh lebih kecil dan gigi yang lebih sedikit. Perbandingan dengan bleb dewasa yang paling banyak telah memberi ahli paleontologi wawasan langka tentang mekanisme evolusi gigi vertebrata awal. Pengamatan ini menunjukkan bahwa gigi sulung adalah yang pertama terbentuk sedangkan penambahan gigi lateral (tambahan) terjadi kemudian dalam evolusi.

Pembangunan kembali Qianodus dupis, Vertebrata berahang primitif. Kredit: Zhang Heming

“Terlepas dari karakteristiknya yang khas, dial gigi telah dilaporkan di banyak garis keturunan tulang rawan dan osteoklas yang punah,” kata Plamen Andreev, penulis utama studi tersebut. “Beberapa tulang rawan awal bahkan membangun gigi mereka sepenuhnya dari cabang yang berdekatan.”

Para peneliti mengklaim bahwa ini juga terjadi pada Qianodus. Mereka sampai pada kesimpulan ini setelah memeriksa gelembung kecil (panjang 1-2 mm) dari spesies baru radiasi sinkrotron – proses pemindaian CT yang menggunakan sinar-X energi tinggi dari akselerator partikel.

Profesor Chu Min dari Institut Paleontologi Vertebrata dan Paleoantropologi di Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok.

Pengamatan ini didukung oleh pohon filogenetik yang mengidentifikasi Qianodus sebagai kerabat dekat dari kelompok chondrichthyan bergigi berbasis lingkaran yang punah.

“Garis waktu kami yang dimodifikasi untuk asal usul kelompok utama vertebrata berahang konsisten dengan pandangan bahwa diversifikasi awal mereka terjadi pada periode Silurian awal,” kata Profesor Zhu.

Penemuan Qianodus memberikan bukti nyata tentang vertebrata bergigi mirip hiu yang berusia puluhan juta tahun lebih tua dari yang diperkirakan sebelumnya. Analisis genetik yang disajikan dalam penelitian ini mendefinisikan Qianodus sebagai chondrichthyan primitif, yang berarti bahwa ikan berahang sudah cukup beragam di Silurian Bawah dan muncul segera setelah evolusi mineralisasi kerangka dalam garis keturunan leluhur vertebrata tanpa rahang.

Evan Sansom, rekan penulis studi tersebut mengatakan: Universitas Birmingham.

Referensi: “Gigi gnathostome tertua” oleh Plamen S. Andreev dan Evan J. sifat pemarah.
DOI: 10.1038 / s41586-022-05166-2