Il fossile cinese di 419 milioni di anni mostra che l’orecchio medio umano si è evoluto dalle branchie di pesce

Scatola cranica Shuyu 3D

La scatola cranica 3D di Shuyu. Credito: IVPP

L’orecchio medio umano, che ospita tre minuscole ossa vibranti, è la chiave per trasportare le vibrazioni sonore nell’orecchio interno, dove diventano impulsi nervosi che ci consentono di ascoltare.

Prove embrionali e fossili dimostrano che l’orecchio medio umano si è evoluto dallo spiracolo dei pesci. Tuttavia, l’origine dello spiracolo dei vertebrati è stata a lungo un mistero irrisolto nell’evoluzione dei vertebrati.

“Questi fossili hanno fornito la prima prova anatomica e fossile di uno spiracolo di vertebrati originato dalle branchie dei pesci”. — Prof. GAI Zhikun

Circa 20th i ricercatori del secolo, credendo che i primi vertebrati dovessero possedere una branchia spiracolare completa, ne cercarono una tra gli archi mandibolari e ioide dei primi vertebrati. Nonostante le ricerche approfondite durate più di un secolo, tuttavia, non ne è stato trovato nessuno in nessun fossile di vertebrati.

Ora, tuttavia, gli scienziati dell’Istituto di paleontologia e paleoantropologia dei vertebrati (IVPP) dell’Accademia cinese delle scienze e i loro collaboratori hanno trovato indizi su questo mistero dai fossili di galeaspidi corazzati in Cina.

I loro risultati sono stati pubblicati sulla rivista Frontiere in Ecologia ed Evoluzione il 19 maggio 2022.

Secondo il Prof. GAI Zhikun dell’IVPP, primo autore dello studio, i ricercatori dell’istituto hanno trovato successivamente negli ultimi 20 anni un bambino di 438 milioni di anni Shuyu Fossile di scatola cranica 3D e il primo fossile di galeaspid di 419 milioni di anni, completamente conservato con filamenti branchiali nella prima camera branchiale. I fossili sono stati trovati rispettivamente a Changxing, nella provincia di Zhejiang e a Qujing, nella provincia dello Yunnan.

Ricostruzione virtuale 3D di Shuyu

La ricostruzione virtuale 3D di Shuyu. Credito: IVPP

“Questi fossili hanno fornito la prima prova anatomica e fossile di uno spiracolo di vertebrati originato dalle branchie dei pesci”, ha affermato GAI.

Un totale di sette endocast virtuali del Shuyu scatola cranica sono stati successivamente ricostruiti. Quasi tutti i dettagli dell’anatomia cranica di Shuyu sono stati rivelati nel suo cranio delle dimensioni di un’unghia, comprese cinque divisioni cerebrali, organi sensoriali e nervi cranici e passaggi dei vasi sanguigni nel cranio.

“Molte strutture importanti degli esseri umani possono essere fatte risalire ai nostri antenati pesci, come i nostri denti, mascelle, orecchie medie, ecc. Il compito principale dei paleontologi è trovare gli importanti anelli mancanti nella catena evolutiva dal pesce all’uomo. Shuyu è stato considerato un anello mancante chiave importante quanto Archeopterige, Ittiostega e Tiktaalik”, ha affermato ZHU Min, accademico dell’Accademia cinese delle scienze.

Fossile Galeaspid di 419 milioni di anni completamente conservato con filamenti branchiali

Il primo fossile di galeaspid di 419 milioni di anni, completamente conservato con filamenti branchiali nella prima camera branchiale. Credito: IVPP

Lo spiracolo è un piccolo foro dietro ogni occhio che si apre alla bocca in alcuni pesci. Negli squali e in tutte le razze, lo spiracolo è responsabile dell’assunzione di acqua nello spazio buccale prima di essere espulso dalle branchie. Lo spiracolo si trova spesso verso la parte superiore dell’animale consentendo la respirazione anche mentre l’animale è per lo più sepolto sotto i sedimenti.

Nel Polittero, il pesce osseo più primitivo e vivente, gli spiracoli sono usati per respirare l’aria. Tuttavia, gli spiracoli di pesce sono stati infine sostituiti nella maggior parte delle specie non ittiche poiché si sono evoluti per respirare attraverso il naso e la bocca. Presto[{” 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

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