En 380 miljoner år gammal fossil av en fisk har avslöjat att fingrar utvecklats i ryggradsdjur innan varelserna krökade ut ur havet och utvecklats till varelser som landar sig, som en ny studie beskriver.
Fossilen av den 5,1 fot långa (1,6 meter) fisken, känd under det vetenskapliga namnet Elpistostege watsoni, föreslår att mänskliga händer sannolikt utvecklats, så småningom, från fenorna på denna fisk, säger studieledforskaren Richard Cloutier, professor i evolutionsbiologi vid University of Quebec i Rimouski.
Fossilen "klargör frågan om övergången mellan fisk och fyrbensdjur", känd som tetrapods, berättade Cloutier Live Science i ett e-postmeddelande. "Det är första gången som siffror, sett i tetrapods, hittas i en fen som är täckt av våg och finnstrålar, som ses i fiskar."
En fossil att komma ihåg
Upptäckten av fossilen i Miguasha National Park i Quebec tog ett helt team. Två turister hittade olika delar av svansen, och Benoît Cantin, en naturskötsel av Miguasha-parken, hittade huvuddelen av fossil på stranden, som han grävde ut med Michel Haché och Philippe Duranleau Gagnon, båda naturforskare i parken.
Denna grupp av naturforskare upptäckte "den längsta fossil som någonsin hittats i Escuminac-formationen, mindre än 200 meter bakom museet," sa Cloutier. Denna fossil var ett pris: Trots att den var uppdelad i 22 stenplattor, visade den det mest fullständiga exemplet av E. watsoni hittills.
När de svansstycken som turisterna hittat hade lagts till, "var det den sista pusselbiten som fullbordade vårt unika 1,57 meter långa exemplar Elpistostege, den enda kompletta elpistostegalianska eller tetrapod-liknande fisken, känd på jorden, ”sade Cloutier.
Andra elpistostegala fiskar inkluderar Tiktaalik, känd endast från ofullständiga fossila prover i det kanadensiska arktis.
Fossil fiskgalleri
Fiskvärld
När E. watsoni levde, för cirka 380 miljoner år sedan, under Devonian-perioden, styrde fiskar världen. Det skulle ta ytterligare 150 miljoner år innan dinosaurier kom till.
E. watsoni bodde i ett stort mynning längs Euramericas sydkust, en forntida kontinent som inkluderade dagens Nordamerika och en del av Europa. Vid den tiden var Euramerica lite söder om ekvatorn, så E. watsoni haft ett varmt klimat.
På land fanns det 33 fot höga (10 m) trädliknande ormbunkar samt mindre växter. Men det fanns inga ryggradsdjur eller djur med ryggben. I stället fanns det ryggradslösa djur, som skorpioner och tusenbein, sade Cloutier. De enda ryggradsdjuren, som de skarpa E. watsoni, var i havet.
"Exceptionellt fossil"
Forskarna analyserade fisken via en högenergisk CT (datortomografi) vid University of Texas i Austin, sa Cloutier. Detta gav teamet, sammansatt av forskare från University of Quebec i Rimouski och Flinders University i Australien, en digital bild av fossil som de kunde rotera, förstora och studera.
Fiskens främre fenor, känd som pectoral fenor, fångade genast forskarnas uppmärksamhet. Dessa fenor hade föregångare till ryggradsfingrar och armar, inklusive humerus (arm), radie och ulna (underarm), rader med karpus (handled) och falanger organiserade i siffror (fingrar), sade forskarna. Det är dessa sista, distala ben som forskarna beskrev i den nya studien, publicerad online onsdag (18 mars) i tidskriften Nature.
"Det här är första gången vi entydigt upptäcker fingrar som är låsta i en fena med finstrålar i någon känd fisk," sade seniorförfattaren John Long, professor i paleontologi vid Flinders University, i ett uttalande. "De artikulerade siffrorna i fenan är som fingerbenen som finns i händerna på de flesta djur."
Små rader med ben i bröstfenan, som forskarna identifierade som siffror, "visar att den grundläggande planen för ryggradshanden (inklusive vår egen hand!) Måste ha sitt ursprung i fenorna på avancerade, lob-finnade fiskar redan i början av den sena Devonian, för mer än 380 000 000 år sedan, ”sa Cloutier.
Men fisken gick troligen inte på sina fenor. Det finns för många små ben där, vilket betyder att fisken hade mycket flexibilitet i "finger" -regionen, men dessa fingrar var inte optimala för att bära vikt på land. "Mest troligt, Elpistostege simmade, men det kunde ha stått på bårfenorna på botten av grunt flodmynning och flödesvatten, ”sa Cloutier.
Fiskens överarmsben, eller humerus, visar också funktioner som delas med tidiga amfibier. I alla fall, "Elpistostege är inte nödvändigtvis vår förfader, men det är närmast vi kan komma till en riktig "övergångsfossil", en mellanprodukt mellan fiskar och tetrapods, "sade Long.
Cloutier konstaterade att två av fiskarnas fingrar har två phalanger var och tre har en phalange vardera, till skillnad från människor, som har två eller tre phalanges per finger. Men inte alla ryggradsdjur har fem fingrar, som denna fisk och människor.
"Tidiga tetrapods hade mellan sex och åtta fingrar," sa Cloutier.
Efter E. watsoni levde, finstrålar och våg förlorades i brysthängen när tetrapods utvecklades ytterligare och så småningom fick landa. Fortfarande delar alla tetrapods samma grundläggande mönster av siffror som finns i E. watsoni, Sa Cloutier.
"Denna upptäckt och forskning ger en bättre förståelse för en av de viktigaste händelserna i utvecklingen av ryggradsdjur: ursprunget till tetrapods övergången mellan akvatiska fiskar och terrestriska tetrapods," sade Cloutier.
