Les requins vivants sont souvent décrits comme les prédateurs au sommet du domaine marin. Les paléontologues ont pu identifier des fossiles de leurs ancêtres disparus qui remontent à des centaines de millions d'années à une époque connue sous le nom de période paléozoïque. Ces premiers "requins", connus sous le nom d'acanthodiens, étaient hérissés d'épines. Contrairement aux requins modernes, ils ont développé une "armure" osseuse autour de leurs ailerons appariés.

Une découverte récente d'une nouvelle espèce d'acanthodien de Chine a surpris les scientifiques par son ancienneté. La découverte est antérieure d'environ 15 millions d'années aux premiers fossiles de corps d'acanthodiens et est le plus ancien poisson à mâchoires incontesté.

Ces découvertes ont été publiées dans Nature le 28 septembre.

Reconstruit à partir de milliers de minuscules fragments de squelette, Fanjingshania, nommé d'après le célèbre site du patrimoine mondial de l'UNESCO Fanjingshan, est un poisson bizarre avec une "armure" osseuse externe et plusieurs paires d'épines de nageoires qui le distinguent des poissons vivants à mâchoires, des requins cartilagineux et des raies. , et les poissons osseux à nageoires rayonnées et à lobes.

L'examen de Fanjingshania par une équipe de chercheurs de l'Académie chinoise des sciences, de l'Université normale de Qujing et de l'Université de Birmingham a révélé que l'espèce est anatomiquement proche des groupes de «requins» épineux éteints collectivement connus sous le nom d'acanthodiens. Contrairement aux requins modernes, les acanthodiens ont des ossifications cutanées de la région de l'épaule qui se produisent primitivement chez les poissons à mâchoires.

Les restes fossiles de Fanjingshania ont été récupérés à partir d'échantillons de lits osseux de la Formation de Rongxi sur un site du comté de Shiqian de la province du Guizhou, dans le sud de la Chine.

Ces découvertes présentent des preuves tangibles d'une diversification des principaux groupes de vertébrés des dizaines de millions d'années avant le début de ce que l'on appelle "l'âge des poissons" il y a environ 420 millions d'années.

Les chercheurs ont identifié des caractéristiques qui distinguent Fanjingshania de tout vertébré connu. Il a des plaques de ceinture scapulaire cutanées qui fusionnent comme une unité à un certain nombre d'épines - pectorales, prépectorales et prépelviennes. De plus, il a été découvert que les parties ventrales et latérales des plaques d'épaule s'étendent jusqu'au bord postérieur des épines des nageoires pectorales. L'espèce a des écailles de tronc distinctes avec des couronnes composées d'une rangée d'éléments ressemblant à des dents (odontodes) ornés de crêtes nodulaires discontinues. Curieusement, le développement de la dentine est enregistré dans les écailles mais manque dans d'autres composants du squelette dermique tels que les épines des nageoires.

"Il s'agit du plus ancien poisson à mâchoires dont l'anatomie est connue", a déclaré le professeur Zhu Min de l'Institut de paléontologie et de paléoanthropologie des vertébrés (IVPP) de l'Académie chinoise des sciences. "Les nouvelles données nous ont permis de placer Fanjingshania dans l'arbre phylogénétique des premiers vertébrés et d'obtenir des informations indispensables sur les étapes évolutives menant à l'origine d'adaptations importantes des vertébrés telles que les mâchoires, les systèmes sensoriels et les appendices appariés."

Dès le départ, il était clair pour les scientifiques que la ceinture scapulaire de Fanjingshania, avec son ensemble d'épines de nageoires, est essentielle pour identifier la position de la nouvelle espèce dans l'arbre évolutif des premiers vertébrés. Ils ont découvert qu'un groupe d'acanthodiens, connus sous le nom de climatiidés, possédait la gamme complète d'épines dorsales reconnues à Fanjingshania. De plus, contrairement au développement normal de la plaque dermique, les ossifications pectorales de Fanjingshania et des climatiides sont fusionnées à des écailles de tronc modifiées. Ceci est considéré comme une spécialisation de la condition primitive des vertébrés à mâchoires où les plaques osseuses se développent à partir d'un seul centre d'ossification.

De manière inattendue, les ossements fossiles de Fanjingshania montrent des signes de résorption et de remodelage importants qui sont généralement associés au développement du squelette chez les poissons osseux, y compris les humains.

"Ce niveau de modification des tissus durs est sans précédent chez les chondrichtyens, un groupe qui comprend les poissons cartilagineux modernes et leurs ancêtres disparus", a déclaré l'auteur principal, le Dr Plamen Andreev, chercheur à l'Université normale de Qujing. "Cela parle d'une plasticité développementale supérieure à ce que l'on comprend actuellement du squelette minéralisé au début de la diversification des poissons à mâchoires."

Les caractéristiques de résorption de Fanjingshania sont les plus apparentes dans les écailles de tronc isolées qui montrent des signes de perte d'éléments de la couronne en forme de dent et d'élimination de l'os dermique de la base de l'écaille. Des spécimens en coupe mince et des coupes de tomographie montrent que cette étape de résorption a été suivie par le dépôt d'éléments de couronne de remplacement. Étonnamment, les exemples les plus proches de ce remodelage squelettique se trouvent dans la dentition et les dents cutanées (denticules) de poissons osseux éteints et vivants. À Fanjingshania, cependant, la résorption n'a pas ciblé les dents ou les denticules individuels, comme cela s'est produit chez les poissons osseux, mais a plutôt supprimé une zone qui comprenait plusieurs denticules à écailles. Ce mécanisme de remplacement particulier ressemble plus à la réparation du squelette qu'à la substitution typique dent/denticule des vertébrés à mâchoires.

Une hypothèse phylogénétique pour Fanjingshania qui utilise une matrice numérique dérivée de caractères observables a confirmé l'hypothèse initiale des chercheurs selon laquelle l'espèce représente une branche évolutive précoce des chondrichtyens primitifs. Ces résultats ont de profondes implications pour notre compréhension de l'origine des poissons à mâchoires, car ils s'alignent sur les estimations d'horloge morphologique pour l'âge de l'ancêtre commun des poissons cartilagineux et osseux, le datant d'il y a environ 455 millions d'années, au cours d'une période connue sous le nom d'Ordovicien.

Ces résultats nous indiquent que l'absence de restes incontestés de poissons à mâchoires d'âge ordovicien pourrait s'expliquer par un sous-échantillonnage de séquences sédimentaires d'une antiquité comparable. Ils indiquent également un fort biais de préservation contre les dents, les mâchoires et les fossiles de vertébrés articulés dans les strates contemporaines de Fanjingshania.

"La nouvelle découverte remet en question les modèles existants d'évolution des vertébrés en condensant considérablement le délai d'émergence des poissons à mâchoires à partir de leurs ancêtres sans mâchoires les plus proches. Cela aura un impact profond sur la façon dont nous évaluons les taux d'évolution des premiers vertébrés et la relation entre morphologique et moléculaire. changement dans ces groupes », a déclaré le Dr Ivan J. Sansom de l'Université de Birmingham. + Explorer plus loin

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