Con casi 440 millones de años son algunos de los primeros vertebrados mandibulados
Madre mía, qué dientes tan pequeños tenían.
Un nuevo tesoro oculto de antiguos fósiles de peces desenterrados en el sur de China está abriendo una ventana a la historia más antigua de los vertebrados mandibulados, un grupo que abarca el 99 por ciento de todos los vertebrados vivos en la Tierra, incluidos los humanos. El sitio fósil, que data de hace 439 millones a 436 millones de años, incluye una reveladora variedad de especies de peces pequeños, dentudos y óseos nunca antes vistos.
La diversidad de los fósiles en este sitio no solo llena un evidente vacío en el registro fósil, sino que también resalta la extrañeza de que exista tal vacío.
"Estos descubrimientos confirman lo que hemos estado defendiendo durante años, basados en fragmentos más pequeños de fósiles", dice Michael Coates, paleobiólogo de la Universidad de Chicago que no participó en la investigación.
Los análisis genéticos habían apuntado previamente a este período de tiempo, conocido como el Período Silúrico Temprano, como una era de rápida diversificación de los vertebrados con mandíbula. Pero los peces dentados parecían haber dejado pocas huellas en el registro fósil. En cambio, en lo que respecta al registro fósil, los peces sin mandíbula parecían gobernar las olas en ese momento. Y los peces mandibulados que se han conservado rara vez eran óseos; la mayoría han sido condrictios, antiguos ancestros cartilaginosos de los modernos tiburones y rayas.
El Chongqing Lagerstätte, la palabra de los paleontólogos para un rico conjunto de especies diversas que se conservan juntas en un sitio, "cambia fundamentalmente esa imagen", escribe en el estudio el paleontólogo You-an Zhu de la Academia de Ciencias de China en Beijing y sus colegas. El sitio está repleto de peces óseos con dientes, en particular placodermos acorazados, pero solo tiene un condrictio.
Imagen: El Chongqing Lagerstätte, que data de hace 439 millones a 436 millones de años, es un conjunto diverso de fósiles recientemente descubierto que contiene algunos de los primeros peces con mandíbulas. Esta losa del sitio contiene dos especies de peces recientemente nombradas, el antiguo pariente del tiburón y la raya Shenacanthus vermiformis (1a y 1b) y un pez con mandíbula acorazada, Xiushanosteus mirabilis (2a y 2b). Y.-A. ZHU Y AL/NATURE 2022
Las primeras criaturas en desarrollar una columna vertebral fueron los peces, y lo hicieron hace unos 480 millones de años. Los análisis genéticos han sugerido que hace unos 450 millones de años, esos peces también desarrollaron mandíbulas, lo mejor para morderse unos a otros. Pero los primeros fósiles completos de tales peces con mandíbula aparecen relativamente tarde en el registro fósil, hace unos 425 millones de años. En el Período Devónico, que se extendió desde hace 419 millones a 359 millones de años, los peces con mandíbulas eran un fenómeno global, lo que le valió el apodo de "Edad de los Peces".
El descubrimiento también insinúa que el antepasado de ambos tipos de peces con mandíbulas, óseos y cartilaginosos, podría haber surgido antes de lo que se pensaba, dice Coates. Es posible que el último ancestro común de los vertebrados con mandíbula modernos apareciera durante el Gran Evento de Biodiversificación del Ordovícico, que comenzó hace unos 471 millones de años. Hasta la fecha, los científicos han encontrado solo tres variedades de fósiles de cuerpos de peces que datan de ese período de tiempo, todos sin mandíbula, sin aletas y "vagamente parecidos a un renacuajo blindado de gran tamaño", agrega Coates.
A continuación hay una mirada más cercana a algunos de los habitantes recién descubiertos del Chongqing Lagerstätte.
Pequeño pero feroz
Imagen: La preservación de la cabeza a la cola de los fósiles de Xiushanosteus mirabilis (que se muestra en la interpretación de un artista) ha permitido a los investigadores reconstruir la anatomía del pez en detalle. HEMING ZHANG
Alrededor de 20 especímenes separados de un pequeño pez que los investigadores han llamado Xiushanosteus mirabilis fueron encontrados en el sitio de Chongqing. Esos hallazgos hacen del animal el tipo de pez más abundante en ese conjunto fósil.
X. mirabilis tenía solo unos 30 milímetros de largo, aproximadamente la longitud de un clip, pero tiene un gran parecido con los placodermos blindados más grandes que vendrán en el futuro: tenía un escudo de cabeza ancho y huesudo y un cuerpo cubierto de pequeñas escamas en forma de diamante.
La sorprendente abundancia de este tipo de pez en un sitio del período Silúrico temprano podría deberse a afortunadas condiciones de fosilización — los pequeños y delicados huesos de X. mirabilis y los otros peces con mandíbula encontrados en Chongqing serían más difíciles de preservar que los especímenes sin mandíbula más grandes de la época, o los peces óseos dentudos más robustos del Período Devónico posterior. Pero otra posibilidad es que este sitio sea un caso atípico en su tiempo que resultó ser popular entre los placodermos.
Un diminuto tiburón fuertemente blindado
Imagen: Shenacanthus vermiformis (que se muestra en esta reconstrucción) era un diminuto pez cartilaginoso pero acorazado que se encontró junto a sus vecinos óseos en el nuevo yacimiento chino de fósiles. HEMING ZHANG
Dos tipos de peces con mandíbula surgieron hace unos 450 millones de años, y ambos aparecen en el sitio de Chongqing. El nuevo sitio es notable por su diversidad de osteichthyans, peces con mandíbulas óseas como X. mirabilis. Pero el cartilaginoso Shenacanthus vermiformis también pasó algún tiempo en este ambiente.
S. vermiformis está representado por un solo espécimen en Chongqing, pero al igual que X. mirabilis, está excelentemente conservado de la cabeza a la cola. También era diminuto, solo 22 milímetros de largo. Aunque tenía un plan corporal similar al de otros condrictios, difería en una forma clave: al igual que X. mirabilis, S. vermiformis estaba fuertemente blindado, con extensas placas en la parte inferior y la espalda.
Un tiempo de transición
Imagen derecha: La excelente conservación del pez sin mandíbula Tujiaaspis vividus (que se muestra en esta reconstrucción) ofrece nuevos conocimientos sobre la evolución de las aletas en sus primos posteriores con mandíbula. HEMING ZHANG
El sitio chino no solo arroja luz sobre los antiguos peces con mandíbula, sino que ofrece una ventana a la transición evolutiva de las características del cuerpo de especies sin mandíbula a especies con mandíbula. Una criatura sin mandíbula recientemente descubierta, denominada Tujiaaspis vividus, resulta estar estrechamente relacionada con un grupo de peces con mandíbula llamados galeáspidos, informan los investigadores en un artículo separado en la misma edición de Nature.
Los fósiles bien conservados de T. vividus abren nuevas oportunidades para aprender cómo sus parientes mandibulares adquirieron sus arreglos de aletas, una transición de la que ha habido poca evidencia previa, escribe Matt Friedman, paleontólogo de la Universidad de Michigan en Ann Arbor. , en un comentario en el mismo número de Nature. Esto se debe a que los galeáspidos tienen distintivos escudos en la cabeza, pero los científicos no han podido mirar debajo de estos escudos fosilizados para estudiar la anatomía oculta.
Gracias a estos parientes cercanos, los investigadores reconstruyeron cómo las aletas emparejadas en los peces sin mandíbula evolucionaron en etapas para convertirse en aletas pectorales y pélvicas separadas en sus primos con mandíbula. Estas aletas son las precursoras de los brazos y las piernas de los tetrápodos posteriores.
Los investigadores informaron de los hallazgos en Nature:
• The oldest complete jawed vertebrates from the early Silurian of China
• Galeaspid anatomy and the origin of vertebrate paired appendages
• Fossils reveal the deep roots of jawed vertebrates
