Les poissons fossilisés révèlent les plus anciennes « mâchoires » connues

Je mentionne l’océan, et il est difficile de ne pas penser aux mâchoires. Les eaux profondes ont de nombreuses bouches garnies de dents : des souris pièges à ours pour les requins et les dauphins, des lèvres lâches pour les poissons et les coraux des eaux peu profondes, et un filtre à fanons pour les baleines gigantesques. La mâchoire de poisson a finalement rampé hors des mers il y a des millions d’années et a donné naissance aux vertébrés à mâchoires que nous avons aujourd’hui.

Mais quand une telle innovation évolutive est-elle apparue ? Une paire de fossiles découverts dans le sud de la Chine suggère que la réponse pourrait se trouver des dizaines de millions d’années plus profondément qu’on ne le pensait auparavant. Les découvertes – qui incluent de nouvelles espèces de poissons anciens magnifiquement préservées, les plus anciennes dents de vertébrés connues et de nombreux poissons blindés – ont été publiées mercredi sur une période de quatre ans. feuilles dans la nature.

a déclaré Matt Friedman, un paléontologue de l’Université du Michigan qui n’a pas participé à la recherche mais a écrit Essai de perspective qui accompagnait les articles sur la nature.

Les mâchoires de poisson ont fait irruption dans les archives fossiles il y a 419 à 359 millions d’années au cours d’une période connue sous le nom d’âge du poisson ou dévonien. Tous les poissons de cet âge ont « clairement écrit sur leur corps », a déclaré Michael Coates, paléobiologiste à l’Université de Chicago qui n’était pas impliqué dans les nouveaux articles. Ils comprennent des groupes anciens tels que les poissons sans mâchoires, les premières sous-espèces de poissons sans mâchoires appelées placodermes et de nouveaux arrivants émergents tels que les poissons cartilagineux et les poissons osseux. Le premier poisson qui a sauté sur terre.

L’un des articles, a déclaré Per Ahlberg, paléontologue à l’Université d’Uppsala en Suède et auteur sur l’histoire des fossiles. Mais jusqu’à récemment, il était possible de compter le nombre de fossiles siluriens utiles d’une part.

Il y a dix ans, des chercheurs ont entrepris d’étudier systématiquement des roches vieilles de 425 millions d’années à la fin du Silurien en Chine, a déclaré Jay Jiequn, paléontologue à l’Académie chinoise des sciences et auteur de l’un des articles de recherche. Ils ont été récompensés par des fossiles complets de poissons à mâchoires précoces.

Encouragés par cela, ils ont creusé dans les roches anciennes. En 2020, ces expéditions de pêche ont un pic : une paire de sédiments à l’extérieur de Chongqing.

Les deux lits fossiles sont séparés par quelques millions d’années, et chacun a un ensemble différent d’espèces.

Le Dr Ahlberg a déclaré que le lit vieux de 436 millions d’années contenait « de petits poissons de la taille d’un aquarium », mesurant seulement quelques centimètres de long, représentant le plus ancien poisson à mâchoire entière connu. La plupart d’entre eux sont d’un type plat et blindé à peau de plaque appelé Xushanosteus mirabilis, qui vivait probablement sur le fond marin. Il y a aussi Shenacanthus vermiformis, un poisson cartilagineux apparenté aux requins et aux raies, mais avec des plaques de blindage similaires à celles de la peau non apparentée – une découverte qui suggère que les premières espèces ressemblant à des requins ont conservé les plaques de blindage trouvées dans les branches antérieures de l’arbre généalogique des poissons. .

Le spécimen le plus remarquable du site est un poisson sans mâchoire appelé Tujiaaspis vividus, explique Philip Donoghue, paléontologue à l’Université de Bristol et auteur d’un article. Des milliers de boucliers céphaliques de la famille des espèces sont connus d’après les archives fossiles, mais Tujiaaspis conserve le premier corps connu. Il s’accompagne d’une surprise : un ensemble de nageoires appariées sortant du crâne, qui, selon le Dr Donoghue et ses collègues, est un précurseur possible des nageoires pectorales et pelviennes trouvées dans les gnathostomes, qui ont donné naissance aux bras et aux jambes du poisson qui se sont déplacés vers le sol. Auparavant, les chercheurs pensaient que les deux ensembles de nageoires évoluaient séparément entre les poissons sans mâchoires et sans mâchoires.

« Cela renverse la sagesse conventionnelle sur la façon dont les appendices appariés apparaissent », a déclaré le Dr Donoghue.

Le deuxième site, vieux de 439 millions d’années, a conservé des fossiles plus importants. Une feuille décrit un groupe d’épines, d’écailles et de plaques de tête d’un animal appelé Fanjingshania renovata, Tous sont morts à des exemples ultérieurs de poissons cartilagineux. Un autre enregistre une spirale de dents connectées – De loin le plus ancien des vertébrés D’un poisson nommé Qianodus dupis. Les deux animaux appartiennent fermement à une branche de poissons à mâchoires appelés chondrichtyens, un groupe de poissons cartilagineux qui comprend les requins modernes, les raies et les poissons-rats. (Les poissons osseux comme le saumon et les humains sont l’autre branche.)

La présence de parents de requins sur le site suggère que la séparation entre les poissons cartilagineux et osseux s’est effectivement produite au début du Silurien, a déclaré le Dr Friedman. Pris ensemble, les deux sites repoussent l’origine des mâchoires et des dents des vertébrés d’environ 14 millions d’années.

« C’est un changement majeur par rapport à la chronologie convenue », a déclaré le Dr Friedman, ce qui forcera un réexamen radical des premiers écosystèmes marins.

Les poissons-mâchoires semblent maintenant être apparus dès la grande biodiversité de l’Ordovicien, il y a 485 à 445 millions d’années, lorsque les invertébrés marins régnaient. Le Dr Coates a déclaré que les quelques poissons connus de l’époque étaient sans mâchoires et généralement peu impressionnants. « Ils ressemblent à des têtards couverts d’armures », a-t-il déclaré. « Donc, la dernière chose à laquelle vous vous attendez, ce sont des requins primitifs et des poissons osseux primitifs qui errent en même temps. »

Alors que les paléontologues continuent de creuser plus profondément dans les premières roches du Silurien en Chine, ils ont découvert plus d’espèces de poissons. En ce qui concerne les premiers poissons à mâchoires, les chercheurs pourraient bientôt découvrir qu’ils auront besoin d’un bateau plus grand.

« Il est très probable qu’il y aura plus de découvertes », a déclaré le Dr Ahlberg. « C’est une expression galvaudée, mais je le pense : cela promet de révolutionner complètement notre compréhension de la première étape de l’évolution des vertébrés à mâchoires. »