El cerebro 3D de Shuyu. Crédito: IVPP

El oído medio humano, que alberga tres pequeños huesos que vibran, es clave para llevar las vibraciones del sonido al oído interno, donde se convierten en impulsos nerviosos que nos permiten escuchar.

La evidencia embrionaria y fósil demuestra que el oído medio humano evolucionó a partir del espiráculo de los peces. Sin embargo, el origen del espiráculo de los vertebrados ha sido un misterio sin resolver en la evolución de los vertebrados.

aproximadamente 20^º Los investigadores del siglo XX, creyendo que los primeros vertebrados debían tener branquias espiraculares completas, buscaron una entre los arcos mandibular e hioides de los primeros vertebrados. Sin embargo, a pesar de una extensa investigación que abarca más de un siglo, no se ha encontrado ninguno en ningún fósil de vertebrado.

Ahora, sin embargo, los científicos del Instituto de Paleontología y Paleoantropología de Vertebrados (IVPP) de la Academia de Ciencias de China y sus colaboradores han encontrado pistas sobre este misterio en fósiles de galeáspidos acorazados en China.

Sus hallazgos fueron publicados en la revista Fronteras en Ecología y Evolución el 19 de mayo de 2022.

Según el profesor GAI Zhikun del IVPP, primer autor del estudio, los investigadores del instituto han encontrado sucesivamente a un hombre de 438 millones de años en los últimos 20 años. shuyu Fósil de caja craneana en 3D y el primer fósil de galeáspido de 419 millones de años completamente conservado con filamentos branquiales en la primera cámara branquial. Los fósiles se encontraron en Changxing, provincia de Zhejiang y Qujing, provincia de Yunnan, respectivamente.

Reconstrucción virtual 3D de Shuyu. Crédito: IVPP

«Estos fósiles proporcionaron la primera evidencia anatómica y fósil de un espiráculo de vertebrado que se originó en las branquias de los peces», dijo GAI.

Un total de siete endocasts virtuales de shuyu cráneo fueron posteriormente reconstruidos. Casi todos los detalles de la anatomía craneal de shuyu se revelaron en su cráneo del tamaño de una uña, incluidas cinco divisiones cerebrales, órganos sensoriales y pasajes de nervios craneales y vasos sanguíneos en el cráneo.

“Muchas estructuras importantes de los humanos se remontan a nuestros antepasados ​​peces, como los dientes, las mandíbulas, el oído medio, etc. La tarea principal de los paleontólogos es encontrar los importantes eslabones perdidos en la cadena evolutiva desde los peces hasta los humanos. shuyu ha sido considerado como un eslabón perdido tan importante como arqueoptérix, ictiostega y Tiktaalik”, dijo ZHU Min, académico de la Academia de Ciencias de China.

El primer fósil de galeáspido de 419 millones de años totalmente conservado con filamentos branquiales en la primera cámara branquial. Crédito: IVPP

El orificio nasal es un pequeño orificio detrás de cada ojo que se abre hacia la boca en algunos peces. En los tiburones y en todas las rayas, el orificio nasal es el responsable de la entrada de agua en el espacio de la boca antes de ser expulsada por las branquias. El orificio nasal generalmente se encuentra en la parte superior del animal, lo que le permite respirar incluso cuando el animal está enterrado bajo sedimentos.

En el poliptero, el pez óseo vivo más primitivo, los espiráculos se utilizan para respirar aire. Sin embargo, los espiráculos de los peces finalmente fueron reemplazados en la mayoría de las especies que no son peces a medida que evolucionaron para respirar por la nariz y la boca. Al comienzo[{» 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