Pubblicato oggi, il nostro nuovo articolo descrive uno spettacolare pesce fossile conservato in 3-D di 400 milioni di anni, Ligulalepis.

L'anatomia 3-D del cranio fossilizzato di Ligulalepis rivela dettagli precedentemente sconosciuti del modello delle ossa dermiche del cranio, la forma della cavità cerebrale, e altre caratteristiche dei tessuti molli (come nervi e vasi sanguigni) in questa specie.

Perché siamo così entusiasti di scoprire la struttura di un antico teschio di pesce? Perché Ligulalepis si trova in una posizione molto importante nell'albero evolutivo dei vertebrati.

Pesci ossei—e noi

I pesci sono il gruppo più diversificato di animali con la spina dorsale (vertebrati) del pianeta, con circa 30, 000 specie conosciute.

La stragrande maggioranza di questi (circa il 98%!) sono pesci ossei o osteitti. Questi includono la maggior parte dei pesci che ci piace mangiare, come il salmone, tonno e trota, così come i pesci che teniamo come animali domestici, come pesci rossi e guppy. Questi sono chiamati pesci con pinne raggiate (actinopterigi) poiché le loro pinne sono supportate da aste ossee chiamate raggi pinna.

L'altro grande gruppo di pesci ossei ha pinne lobate robuste (sarcopterigi), un gruppo che contiene i lungfish e i celacanti viventi, così come diversi gruppi estinti.

I sarcopterigi sono un gruppo importante perché i primi animali terrestri a quattro zampe, i tetrapodi, evoluto da loro. Oggi possiamo considerare tutti i tetrapodi viventi (anfibi, rettili, uccelli e mammiferi) come sottogruppo all'interno dei pesci ossei.

Una nuova entusiasmante scoperta

La prima scoperta del pesce chiamato Ligulalepis è stato un minuscolo teschio di pesce fossile trovato nel calcare vicino a Wee Jasper nel Nuovo Galles del Sud circa 20 anni fa.

Da allora ha alimentato il dibattito sulla prima evoluzione degli osteitti, senza alcuna chiara risoluzione su dove si trovi questo pesce enigmatico nell'albero genealogico.

Quindi, circa due anni fa, un secondo cranio di questo pesce è stato scoperto da uno studente della Flinders University, Benedetto Re. L'esemplare è stato trovato negli stessi affioramenti calcarei vicino a Wee Jasper. È stato anche conservato in 3-D, ma era ancora più completo dell'esemplare originale.

Lavori precedenti da parte nostra hanno riconosciuto fossette sensoriali elettrorecettive in questo cranio di Ligulalepis.

I segreti del teschio

Sia il vecchio che il nuovo teschi erano al centro del nostro nuovo articolo. Il nostro team ha prima preparato il minuscolo esemplare più recente (meno di 2 cm di lunghezza) dalla roccia usando acido acetico debole per esporre l'osso, come la roccia carbonatica si è dissolta.

Quindi abbiamo utilizzato la microtomografia computerizzata (TC) per visualizzare l'anatomia scheletrica dei due campioni conosciuti di Ligulalepis. Potenti raggi X passano attraverso le ossa per rivelare molte caratteristiche nascoste all'interno dei teschi.

Le scansioni hanno rivelato una sconcertante miscela di caratteri nei crani di questi pesci. Alcune caratteristiche, come la forma dei condotti uditivi interni, sembrava appartenere a pesci cartilaginei come gli squali. Altre caratteristiche, come la forma complessiva della scatola del cervello, erano chiaramente caratteri osteichthyan (pesci ossei).

Lo schema delle ossa che formano il tetto del cranio era una caratteristica inaspettatamente primitiva vista anche in un gruppo estinto di pesci con le mascelle chiamati placodermi.

La tecnica TC ci ha permesso di ricostruire l'aspetto della cavità cerebrale di questo pesce di 400 milioni di anni fa, permettendoci di ripristinare digitalmente la forma del cervello per la prima volta (vedi video sotto).

Un albero genealogico complicato

Prima della nostra analisi dettagliata di questo cranio, alcuni scienziati consideravano Ligulalepis strettamente imparentato con i pesci con le pinne raggiate. Altri lo misero accanto a pesci dalle pinne lobate.

Una terza scuola di pensiero lo prevedeva ancora più in basso nell'albero genealogico dei pesci - e questo è vicino a dove l'abbiamo ora posizionato, sullo "stelo" dell'albero che porta ai veri osteitti.

La sua posizione unica sull'albero della vita significa che Ligulalepis fornisce una visione approfondita di come appariva l'antenato delle due principali radiazioni dei pesci ossei. Per di più, l'analisi dettagliata dei suoi personaggi appena rivelati aiuta a chiarire le prime radiazioni evolutive di tutti gli animali con uno scheletro osseo, compresi noi umani.

Fossili mancanti

La maggior parte dei pesci moderni sono pesci con pinne raggiate (actinopterigi), con circa 29, 000 specie viventi. Le loro origini possono essere fatte risalire con sicurezza al Medio Devoniano, circa 390 milioni di anni fa con pesci come Cheirolepis dalla Scozia.

Tuttavia l'esistenza del relativo gruppo "pinne lobate" (sarcopterigi) è molto più antica, con i primi rappresentanti di quel gruppo come Guiyu , dalla Cina, datato a circa 430 milioni di anni fa. Ciò suggerisce che alcune parti dei primi reperti fossili di pesci sono poco conosciute.

Il nostro fossile e le nuove analisi che abbiamo eseguito aiutano a risolvere la grande domanda su come fosse l'antenato di tutti i moderni pesci ossei. Illustra anche la sequenza di cambiamenti che questi primi pesci hanno subito per raggiungere il loro moderno "piano corporeo".

Anche, le nostre analisi mostrano che Ligulalepis era la specie conosciuta più vicina a un particolare gruppo di pesci con pinne lobate precoci chiamati "psarolepidi" conosciuti solo dalla Cina. Supporta l'ipotesi che il primo pesce osseo precoce abbia avuto origine e si sia irradiato in Cina, poi migrato via East Gondwana (Australia e Antartide), la parte del supercontinente meridionale più vicina agli antichi terreni cinesi.

I nostri risultati evidenziano che l'albero genealogico evolutivo dei primi pesci ossei è molto più complicato di quanto pensassimo, dimostrando l'importanza della paleontologia per aiutarci a comprendere più accuratamente le nostre lontane origini.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.