Fóssil chinês de 419 milhões de anos mostra ouvido médio humano que evoluiu de brânquias de peixes

A cabeça 3D de Shuyu. Crédito: IVPP

O ouvido médio humano – que abriga três minúsculos ossos vibrantes – é a chave para transportar vibrações sonoras para o ouvido interno, onde se tornam impulsos nervosos que nos permitem ouvir.

Evidências embrionárias e fósseis mostram que o ouvido médio humano evoluiu do espiráculo dos peixes. No entanto, a origem do espiráculo dos vertebrados tem sido um mistério não resolvido na evolução dos vertebrados.

uns 20^º No século 19, pesquisadores que assumiram que os primeiros vertebrados teriam que ter uma guelra espiral completa procuraram uma entre a mandíbula inferior e o arco hióide dos primeiros vertebrados. No entanto, apesar da extensa pesquisa que abrange mais de um século, nenhum foi encontrado em fósseis de vertebrados.

Agora, cientistas do Instituto de Paleontologia e Paleoantropologia de Vertebrados (IVPP) da Academia Chinesa de Ciências e seus colaboradores encontraram pistas para esse quebra-cabeça em fósseis de galeaspid blindados na China.

Seus resultados foram publicados na revista Fronteiras em ecologia e evolução em 19 de maio de 2022.

De acordo com o Prof. GAI Zhikun do IVPP, primeiro autor do estudo, pesquisadores do instituto encontraram sucessivamente um homem de 438 milhões de anos nos últimos 20 anos shuyu Fóssil de caixa craniana 3D e o primeiro fóssil de galeaspid de 419 milhões de anos totalmente preservado com filamentos branquiais na primeira câmara branquial. Os fósseis foram encontrados em Changxing, província de Zhejiang e Qujing, província de Yunnan, respectivamente.

Reconstrução virtual 3D de Shuyu. Crédito: IVPP

“Esses fósseis forneceram a primeira evidência anatômica e fóssil de um espiráculo de vertebrado derivado de brânquias de peixes”, disse o GAI.

Um total de sete endocasts virtuais do shuyu crânios foram posteriormente reconstruídos. Quase todos os detalhes da anatomia do crânio de shuyu foram revelados em seu crânio do tamanho de uma unha, incluindo cinco divisões cerebrais, órgãos sensoriais e passagens de nervos cranianos e vasos sanguíneos no crânio.

“Muitas estruturas humanas importantes podem ser rastreadas até nossos ancestrais peixes, como nossos dentes, mandíbulas, orelhas médias, etc. A principal tarefa dos paleontólogos é encontrar os importantes elos perdidos na cadeia evolutiva dos peixes aos humanos. shuyu foi considerado tão importante quanto um elo chave perdido Archaeopteryx, Ichthyostega e tiktalikdisse ZHU Min, acadêmico da Academia Chinesa de Ciências.

O primeiro fóssil galeaspid de 419 milhões de anos totalmente preservado com filamentos branquiais na primeira câmara branquial. Crédito: IVPP

O espiráculo é um pequeno orifício atrás de cada olho que se abre para a boca em alguns peixes. Nos tubarões e em todas as raias, o espiráculo é responsável por levar a água à boca antes de expulsá-la pelas brânquias. O espiráculo geralmente está localizado na parte superior do animal, permitindo a respiração mesmo quando o animal está enterrado sob sedimentos.

No qual Polypterus, o peixe ósseo vivo mais primitivo, os espiráculos são usados ​​para respirar o ar. No entanto, as espirais de peixes acabaram sendo substituídas na maioria das espécies não-peixes à medida que evoluíram para respirar pelo nariz e pela boca. de manhã[{” attribute=””>tetrapods, the spiracle seems to have developed first into the Otic notch. Like the spiracle, it was used in respiration and was incapable of sensing sound. Later the spiracle evolved into the ear of modern tetrapods, eventually becoming the hearing canal used for transmitting sound to the brain via tiny inner ear bones. This function has remained throughout the evolution to humans.

“Our finding bridges the entire history of the spiracular slit, bringing together recent discoveries from the gill pouches of fossil jawless vertebrates, via the spiracles of the earliest jawed vertebrates, to the middle ears of the first tetrapods, which tells this extraordinary evolutionary story,” said Prof. Per E. Ahlberg from Uppsala University and academician of the Royal Swedish Academy of Sciences.

Reference: “The Evolution of the Spiracular Region From Jawless Fishes to Tetrapods” by Zhikun Gai, Min Zhu, Per E. Ahlberg and Philip C. J. Donoghue, 19 May 2022, Frontiers in Ecology and Evolution.
DOI: 10.3389/fevo.2022.887172