Biologowie przyznają, że pojawienie się pełnych szczęk odgrywa zasadniczą rolę w historii naszej ewolucji, niemniej do tej pory nie byli w stanie udowodnić tego na podstawie skamielin. Międzynarodowy zespół naukowców sugeruje, że reorganizacja mózgu i organów czuciowych może rzucić światło na sukces ewolucyjny kręgowców (zwierząt z kręgosłupem). W trakcie badań, których wyniki zaprezentowano w czasopiśmie Nature, przyjrzano się bliżej mózgowi skamieniałej, bezszczękowej ryby liczącej 400 mln lat, która jest ewolucyjnym łącznikiem między współczesnymi kręgowcami bezszczękowymi a szczękowymi. Prace zostały dofinansowane z budżetu Siódmego Programu Ramowego (7PR) UE.

Naukowcy z Chin, Francji, Szwajcarii i Wlk. Brytanii zbadali strukturę głowy prymitywnej ryby bezszczękowej z klasy galeaspida za pomocą wysokoenergetycznej wiązki promieni rentgenowskich w Swiss Light Source, Instytut im. Paula Scherrera (PSI) w Szwajcarii. Prace umożliwiły pokazanie kształtu mózgu i organów czuciowych osobnika.

Profesor Marco Stampanoni z PSI, współautor raportu z badań, zauważa: "Wykorzystaliśmy akcelerator cząstek zwany synchrotronem jako źródło promieniowania rentgenowskiego w celu przeprowadzenia nieniszczącej mikroskopii 3D próbki. Umożliwiło to nam wykonanie doskonałego modelu komputerowego skamieliny, który mogliśmy pociąć w dowolny sposób, bez uszkadzania w jakikolwiek sposób samej skamieliny. W innym przypadku nigdy nie uzyskalibyśmy pozwolenia na zbadanie skamieliny!"

"Mogliśmy zobaczyć ścieżki wszystkich żył, nerwów i arterii, które znajdowały się w mózgu tych niezwykłych skamielin" - wyjaśnia naczelny autor Gai Zhi-kun z Uniwersytetu w Bristolu w Wlk. Brytanii i z Instytutu Paleontologii i Paleoantropologii Kręgowców (IVPP) w Chinach. "Były one wyposażone w mózgi podobne do współczesnych rekinów - ale nie miały szczęk. Udało nam się wykazać, że mózg kręgowców przeszedł reorganizację przed ewolucyjnym pojawieniem się szczęk."

Wypowiadając się na temat wyników uzyskanych w toku badań, profesor Philip Donoghue, jeden ze współautorów raportu, z Wydziału Nauk o Ziemi Uniwersytetu w Bristolu, stwierdził: "W embriologii współczesnych kręgowców, szczęki rozwijają się z komórek macierzystych, które migrują do przodu z tyłomózgowia i w dół między kształtującymi się nozdrzami. Tak się nie dzieje i nie może się stać w przypadku współczesnych kręgowców bezszczękowych, ponieważ mają one pojedynczy organ nosowy, który po prostu w tym przeszkadza."

Zdaniem naukowców ich odkrycia przyniosły potrzebne odpowiedzi.

"To pierwsza realna przesłanka etapów, które doprowadziły do ewolucyjnego pochodzenia kręgowców szczękowych, na które skamielina dostarcza nam niezbitego dowodu" - mówi profesor Min Zhu z IVPP.

Jednym z wyzwań, z jakim naukowcy musieli się zmierzyć w czasie rozwiązywania tej ewolucyjnej zagadki był brak dostępnej technologii potrzebnej do przeprowadzenia prac.

Jak mówi współautor profesor Philippe Janvier z Muséum national d'Histoire naturelle w Paryżu, we Francji: "Badania były wstrzymywane przez całe dekady w oczekiwaniu na technologię, która pozwoli nam zajrzeć do wnętrza skamieliny nie niszcząc jej." Podkreśla, że naukowcy, mimo różnych dziedzin specjalizacji, nie byliby w stanie przeprowadzić tych badań i uzyskać niezbędnych wyników, jeżeli nie współpracowaliby ze sobą.

© Unia Europejska 2005 - 2011

Źródło: CORDIS

Referencje dokumentu: Gai, Z., et al., (2011) 'Fossil jawless fish from China foreshadows early jawed vertebrate anatomy', Nature 476: 324-327. DOI: 10.1038/nature10276.

Dalsze informacje: Getting inside the mind (and up the nose) of our ancient ancestors