Das menschliche Mittelohr, das drei winzige vibrierende Knochen enthält, spielt eine Schlüsselrolle bei der Übertragung von Schallschwingungen zum Innenohr, wo sie in Nervenimpulse umgewandelt werden, die uns das Hören ermöglichen.
Embryonale und fossile Beweise belegen, dass sich das menschliche Mittelohr aus dem Atemloch von Fischen entwickelt hat. Der Ursprung des Wirbeltier-Spiracles blieb jedoch lange Zeit ein ungelöstes Rätsel der Wirbeltierevolution.
Die entdeckten Fossilien lieferten den ersten anatomischen und fossilen Beweis dafür, dass Wirbeltier-Spiralen aus den Kiemen von Fischen stammen.
Einige Forscher glaubten zuvor, dass frühe Wirbeltiere eine vollständige Spiralkieme haben sollten, und suchten danach zwischen den Unterkiefer- und Zungenbeinbögen früher Wirbeltiere. Trotz umfangreicher Forschungen, die sich über ein Jahrhundert erstrecken, wurde jedoch nichts in Wirbeltierfossilien gefunden.
Nun haben Wissenschaftler des Instituts für Wirbeltierpaläontologie und Paläoanthropologie (IVPP) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften Hinweise auf dieses Rätsel in gepanzerten Galeaspiden-Fossilien in China gefunden.
In den vergangenen 20 Jahren haben Forscher des Instituts nacheinander das 438 Millionen Jahre alte 3-D-Meningen-Fossil von Shuyu und das erste 419 Millionen Jahre alte Fossil von Galeaspidae entdeckt, bei dem sich die Kiemenfäden in der ersten Kiemenkammer befinden vollständig erhalten. Die Fossilien wurden in Changxing, Provinz Zhejiang, bzw. Quijing, Provinz Yunnan, gefunden.
Shuyu ist eine ausgestorbene Gattung früher kieferloser Wirbeltiere aus dem frühen oder mittleren Silur (spätes Telihian bis frühes Wenlokian, 430–426,2 Ma). Dies ist der berühmteste eugaleaspidiforme Galeaspid, der im Gebiet der heutigen nordwestlichen Provinz Zhejiang im Südosten Chinas lebte. Es sind mehr als 20 Kopfschilde bekannt, von denen mindestens 20 dreidimensional erhaltene Neurokranien (Schädelkästen) enthalten.
Diese Fossilien lieferten die ersten anatomischen und fossilen Beweise dafür, dass die Spirakel von Wirbeltieren aus den Kiemen von Fischen stammen, sagen die Forscher.
Anschließend wurden sieben virtuelle Endocasts von Shuyus Schädel rekonstruiert. Nahezu jedes Detail von Shuyus Schädelanatomie wurde in seinem fingernagelgroßen Schädel gefunden, einschließlich fünf Gehirnregionen, Sinnesorganen und Durchgängen von Hirnnerven und Blutgefäßen im Schädel.
Viele wichtige menschliche Strukturen gehen auf unsere Fischvorfahren zurück, wie unsere Zähne, Kiefer, Mittelohren usw. Die Hauptaufgabe der Paläontologen besteht darin, wichtige fehlende Glieder in der Evolutionskette vom Fisch zum Menschen zu finden. Shuyu gilt als wichtiges fehlendes Glied, ebenso wichtig wie Archaeopteryx, Ichthyostega und Tiktaalik, sagte Zhu Min, ein Akademiker an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften.
Das Spirakel ist eine kleine Öffnung hinter jedem Auge, die bei einigen Fischen in den Mund mündet. Bei Haien und allen Rochen sind Stigmen dafür verantwortlich, Wasser in den Mundraum zu saugen, bevor es durch die Kiemen ausgestoßen wird. Das Spirakel befindet sich oft näher an der Spitze des Tieres und ermöglicht das Atmen, selbst wenn das Tier größtenteils unter Sedimenten begraben ist.
Bei Polypterus, dem primitivsten lebenden Knochenfisch, werden Stigmen zum Atmen von Luft verwendet. Fischspirale wurden jedoch schließlich bei den meisten Nichtfischarten ersetzt, als sie sich entwickelten, um durch Nase und Mund zu atmen.
Bei frühen Tetrapoden scheinen sich die Stigmen zunächst zu einer Gehörkerbe entwickelt zu haben. Wie das Spirakel wurde es zum Atmen verwendet und konnte keinen Ton wahrnehmen. Die Stigmen entwickelten sich später zum Ohr moderner Tetrapoden und wurden schließlich zum Gehörgang, der verwendet wird, um Schall durch die winzigen Knochen des Innenohrs zum Gehirn zu übertragen. Diese Funktion ist während der gesamten menschlichen Evolution erhalten geblieben.
Unser Fund verknüpft die gesamte Geschichte der Spiralspalte und fügt die jüngsten Entdeckungen von den Kiemensäcken fossiler kieferloser Wirbeltiere über die Stigmen der frühesten kiefertragenden Wirbeltiere bis zu den Mittelohren der ersten Tetrapoden zusammen, um diese außergewöhnliche Evolutionsgeschichte zu erzählen.“
Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Frontiers in Ecology and Evolution veröffentlicht.
2022-06-25 19:26:23
Autor: Vitalii Babkin