Erwähnen Sie den Ozean, und es ist schwer, nicht an Kiefer zu denken. Die tiefen Gewässer enthalten viele von Zähnen gesäumte Münder: die Bärenfallenschlunde von Haien und Delfinen, die schlaffen Lippen von Schwarm- und Rifffischen, die Bartenfilteröffnung riesiger Wale. Kieferfische krochen schließlich vor Millionen von Jahren aus den Meeren und stiegen zu dem Kieferknochen auf, den wir heute haben.
Aber wann ist eine solche evolutionäre Innovation entstanden? Zwei in Südchina entdeckte Fossilienbetten deuten darauf hin, dass die Antwort zig Millionen Jahre tiefer in der Vergangenheit liegen könnte als bisher angenommen. Die Ergebnisse – darunter wunderschön erhaltene neue Arten früher Fische, die ältesten bekannten Zähne und viele Fische mit Rüstung – wurden in vier Artikeln in Nature veröffentlicht.
„Dies ist ein grundlegender Wandel in unserer Betrachtungsweise dieser Ereignisse in der Chronologie der Evolution“, sagte Matt Friedman, ein Paläontologe an der University of Michigan, der nicht an der Forschung beteiligt war, aber einen Perspektivartikel verfasste, der die Veröffentlichungen in Nature begleitete.
Kieferfische explodieren vor 419 bis 359 Millionen Jahren in den Fossilienbestand, während einer Zeit, die als das Zeitalter der Fische oder das Devon bekannt ist. Fische dieser Ära haben alle „ihre Identität deutlich auf ihren Körper geschrieben“, sagte Michael Coates, ein Paläobiologe an der Universität von Chicago, der nicht an den neuen Arbeiten beteiligt war. Dazu gehören alte Gruppen wie kieferlose Fische, Abstammungslinien früher Kieferfische, sogenannte Placoderms, aufsteigende Neuankömmlinge wie Knorpel- und Knochenfische und die ersten Fische, die an Land hüpfen.
Diese plötzliche Vielfalt von Kieferfischen – auch Gnathostome genannt – hat Wissenschaftler lange Zeit zu der Vermutung geführt, dass ihre Ursprünge tiefer im Fossilienbestand liegen müssen, einer Periode, die als Silur bekannt ist, sagte Per Ahlberg, Paläontologe an der Universität Uppsala in Schweden und Autor eines der Papiere. Aber bis vor kurzem konnte die Anzahl nützlicher silurischer Gnathostom-Fossilien an einer Hand abgezählt werden.
Vor einem Jahrzehnt machten sich Forscher daran, 425 Millionen Jahre alte Gesteine der späten Silur-Zeit in China systematisch zu untersuchen, sagte Gai Zhikun, Paläontologe an der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und Autor einer der Abhandlungen. Sie wurden mit vollständigen Fossilien früher Kieferfische belohnt.
Ermutigt vertieften sie sich in ältere Felsen. Im Jahr 2020 haben diese Angelexpeditionen einen Biss bekommen: ein Paar Lagerstätten außerhalb von Chongqing.
Die beiden Fossilienbetten sind zeitlich einige Millionen Jahre voneinander entfernt, jedes mit einer anderen Artenvielfalt.
Das 436 Millionen Jahre alte Bett enthält „kleine Fische in der Größe eines Aquariums“, sagte Dr. Ahlberg, die nur wenige Zentimeter lang sind und die ältesten bekannten vollständigen Kieferfische darstellen. Die meisten gehören einer flachen, gepanzerten Placoderm-Art namens Xiushanosteus mirabilis an, die höchstwahrscheinlich auf dem Meeresboden lebte. Ebenfalls vorhanden ist Shenacanthus vermiformis, ein Knorpelfisch, der mit Haien und Rochen verwandt ist, aber mit Panzerplatten, die denen von nicht verwandten Placodermen ähneln – ein Fund, der darauf hindeutet, dass frühe haiähnliche Arten die Panzerplatten beibehalten haben, die in früheren Zweigen des Stammbaums der Fische vorhanden waren.
Philip Donoghue, ein Paläontologe an der Universität Bristol und Autor einer der Veröffentlichungen, sagt, das bemerkenswerteste Exemplar von der Stätte sei ein kieferloser Fisch namens Tujiaaspis Vividus. Tausende von Kopfschilden aus der Familie der Art sind aus dem Fossilienbestand bekannt, aber Tujiaaspis bewahrt den ersten bekannten Körper auf. Es kommt mit einer Überraschung: Eine Reihe paariger Flossen, die aus dem Schädel herausragen, was Dr. Donoghue und seine Kollegen vermuten, ist ein wahrscheinlicher Vorläufer der Brust- und Beckenflossen, die bei Gnathostomen gefunden wurden, die für Fische, die an Land gingen, Waffen hervorbrachten und Beine. Zuvor glaubten die Forscher, dass sich die beiden Flossensätze zwischen kieferlosen und kieferlosen Fischen getrennt entwickelten.
„Es stellt die herkömmliche Weisheit darüber auf den Kopf, wie gepaarte Anhängsel entstanden sind“, sagte Dr. Donoghue.
Die zweite Fundstelle, 439 Millionen Jahre alt, bewahrte wichtigere Fossilien. Eine Veröffentlichung beschreibt eine Sammlung von Stacheln, Schuppen und Kopfplatten eines Tieres namens Fanjingshania renovata, allesamt Todesringe für spätere Beispiele von Knorpelfischen. Ein anderer zeichnet einen Wirbel verbundener Zähne auf – den ältesten, der bisher von einem Fisch bekannt ist – von einem Fisch namens Qianodus duplicas. Beide Tiere gehören fest zum Zweig der Kieferfische namens Chondrichthyan, der Gruppe der Knorpelfische, zu der auch die heutigen Haie, Rochen und Seeratten gehören. (Knochenfische wie Lachs und Menschen sind der andere Zweig.)
Die Anwesenheit von Hai-Verwandten an der Stelle deutet darauf hin, dass die Trennung zwischen Knorpel- und Knochenfischen bereits im frühen Silur stattgefunden hat, sagte Dr. Friedman. Zusammengenommen verschieben beide Stätten die Entstehung von Kiefern und Zähnen um fast 14 Millionen Jahre zurück.
„Es ist eine große Verschiebung von der Konsens-Chronologie“, sagte Dr. Friedman, die eine drastische Überprüfung der frühen Meeresökosysteme erzwingen wird.
Kieferfische scheinen bereits während der Biodiversifikation des Großen Ordoviziums entstanden zu sein, einer Zeit vor etwa 485 Millionen bis 445 Millionen Jahren, als wirbellose Meerestiere herrschten. Die wenigen bekannten Fische aus dieser Zeit sind kieferlos und im Allgemeinen unscheinbar, sagte Dr. Coates. „Sie sehen aus wie gepanzerte Kaulquappen“, sagte er. „Also das Letzte, was man erwarten würde, ist, dass Proto-Haie und Proto-Knochenfische gleichzeitig herumschwirren.“
Während Paläontologen in China immer tiefer in frühe silurische Gesteine graben, haben sie noch mehr Fischarten entdeckt. Wenn es um die frühesten Kieferfische geht, werden die Forscher vielleicht bald feststellen, dass sie ein größeres Boot brauchen.
„Es ist sehr wahrscheinlich, dass es weitere Entdeckungen geben wird“, sagte Dr. Ahlberg. „Es ist ein überstrapazierter Ausdruck, aber ich meine es ernst: Dies verspricht, unser Verständnis der frühesten Phase der Kieferentwicklung vollständig zu revolutionieren.“
Die New York Times
