Gli squali viventi sono spesso descritti come i predatori apicali del regno marino. I paleontologi sono stati in grado di identificare i fossili dei loro antenati estinti che risalgono a centinaia di milioni di anni fa, fino a un periodo noto come il Paleozoico. Questi primi "squali", noti come acantodi, erano irti di spine. In contrasto con gli squali moderni, hanno sviluppato un'"armatura" ossea attorno alle loro pinne accoppiate.

Una recente scoperta di una nuova specie di acantodi dalla Cina ha sorpreso gli scienziati con la sua antichità. Il ritrovamento precede di circa 15 milioni di anni i primi fossili del corpo di acantodi ed è il più antico pesce dalla mascella incontrastata.

Questi risultati sono stati pubblicati su Natura il 28 settembre.

Ricostruito da migliaia di minuscoli frammenti scheletrici, Fanjingshania, dal nome del famoso sito Patrimonio dell'Umanità dell'UNESCO Fanjingshan, è un pesce bizzarro con un'"armatura" ossea esterna e molteplici paia di spine che lo distinguono dai pesci vivi con mascelle, squali cartilaginei e razze , e pesci ossei con pinne raggiate e lobate.

L'esame di Fanjingshania da parte di un team di ricercatori dell'Accademia cinese delle scienze, della Qujing Normal University e dell'Università di Birmingham ha rivelato che la specie è anatomicamente vicina a gruppi di "squali" spinosi estinti noti collettivamente come acantodi. A differenza degli squali moderni, gli acantodi hanno ossificazioni della pelle della regione della spalla che si verificano primitivamente nei pesci con mascelle.

I resti fossili di Fanjingshania sono stati recuperati da campioni di letto osseo della Formazione Rongxi in un sito nella contea di Shiqian, nella provincia di Guizhou, nella Cina meridionale.

Questi risultati presentano prove tangibili di una diversificazione dei principali gruppi di vertebrati decine di milioni di anni prima dell'inizio della cosiddetta "Età dei pesci", circa 420 milioni di anni fa.

I ricercatori hanno identificato le caratteristiche che distinguono Fanjingshania da qualsiasi vertebrato conosciuto. Ha placche del cingolo scapolare dermico che si fondono come un'unità con un numero di spine:pettorali, prepettorali e prepelviche. Inoltre, è stato scoperto che le porzioni ventrali e laterali delle placche della spalla si estendono fino al bordo posteriore delle spine delle pinne pettorali. La specie presenta distinte squame del tronco con corone composte da una fila di elementi simili a denti (odontodes) ornati da creste nodose discontinue. In particolare, lo sviluppo della dentina è registrato nelle squame ma manca in altri componenti dello scheletro dermico come le spine delle pinne.

"Questo è il più antico pesce con la mascella con un'anatomia conosciuta", ha affermato il prof. Zhu Min dell'Istituto di paleontologia e paleoantropologia dei vertebrati (IVPP) dell'Accademia cinese delle scienze. "I nuovi dati ci hanno permesso di collocare la Fanjingshania nell'albero filogenetico dei primi vertebrati e di ottenere le informazioni tanto necessarie sui passaggi evolutivi che portano all'origine di importanti adattamenti dei vertebrati come mascelle, sistemi sensoriali e appendici accoppiate".

Fin dall'inizio, è stato chiaro agli scienziati che il cingolo scapolare di Fanjingshania, con la sua serie di spine a pinne, è la chiave per individuare la posizione della nuova specie nell'albero evolutivo dei primi vertebrati. Hanno scoperto che un gruppo di acantodi, noti come climatiidi, possiede l'intero complemento delle spine delle spalle riconosciute a Fanjingshania. Inoltre, contrariamente al normale sviluppo della placca dermica, le ossificazioni pettorali della Fanjingshania e dei climatiidi sono fuse a squame del tronco modificate. Questa è vista come una specializzazione della condizione primitiva dei vertebrati con mascelle in cui le placche ossee crescono da un unico centro di ossificazione.

Inaspettatamente, le ossa fossili di Fanjingshania mostrano prove di un ampio riassorbimento e rimodellamento che sono tipicamente associati allo sviluppo scheletrico nei pesci ossei, compreso l'uomo.

"Questo livello di modifica dei tessuti duri non ha precedenti nei condritti, un gruppo che include i moderni pesci cartilaginei e i loro antenati estinti", ha affermato l'autore principale Dr. Plamen Andreev, ricercatore presso la Qujing Normal University. "Parla di una maggiore plasticità dello sviluppo dello scheletro mineralizzato rispetto a quella attualmente compresa all'inizio della diversificazione dei pesci con mascelle".

Le caratteristiche di riassorbimento di Fanjingshania sono più evidenti nelle squame del tronco isolate che mostrano evidenza di spargimento simile a un dente degli elementi della corona e rimozione dell'osso dermico dalla base della scala. I campioni a sezione sottile e le fette di tomografia mostrano che questa fase di riassorbimento è stata seguita dalla deposizione di elementi della corona sostitutiva. Sorprendentemente, gli esempi più vicini di questo rimodellamento scheletrico si trovano nella dentizione e nei denti della pelle (denticoli) di pesci ossei estinti e viventi. A Fanjingshania, tuttavia, il riassorbimento non ha colpito i singoli denti o denticoli, come è accaduto nei pesci ossei, ma ha invece rimosso un'area che includeva denticoli a squame multiple. Questo peculiare meccanismo di sostituzione ricorda più da vicino la riparazione scheletrica rispetto alla tipica sostituzione di denti/denticoli dei vertebrati mascellari.

Un'ipotesi filogenetica per Fanjingshania che utilizza una matrice numerica derivata da caratteri osservabili ha confermato l'ipotesi iniziale dei ricercatori che la specie rappresenti un ramo evolutivo precoce dei condritti primitivi. Questi risultati hanno profonde implicazioni per la nostra comprensione dell'origine del pesce con la mascella poiché si allineano con le stime dell'orologio morfologico per l'età dell'antenato comune dei pesci cartilaginei e ossei, datandolo a circa 455 milioni di anni fa, durante un periodo noto come Ordoviciano.

Questi risultati ci dicono che l'assenza di resti indiscussi di pesci con mascelle dell'età dell'Ordoviciano potrebbe essere spiegata dal campionamento di sequenze di sedimenti di antichità comparabili. Indicano anche un forte pregiudizio per la conservazione di denti, mascelle e fossili di vertebrati articolati in strati coevi a Fanjingshania.

"La nuova scoperta mette in discussione i modelli esistenti dell'evoluzione dei vertebrati condensando significativamente il periodo di tempo per l'emergere dei pesci con la mascella dai loro antenati senza mascelle più vicini. Ciò avrà un profondo impatto sul modo in cui valutiamo i tassi evolutivi nei primi vertebrati e la relazione tra morfologico e molecolare cambiamento in questi gruppi", ha affermato il dott. Ivan J. Sansom dell'Università di Birmingham. + Esplora ulteriormente

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