Szokatlan szerkezetű formákból alakult ki a gerincesek mai állkapcsa

Az állkapcsok kezdeti változatosságának vizsgálata új megvilágításba helyezi a korai gerincesek táplálkozási ökológiájának szerepét. Kiderült, hogy nem az állkapcsos halak megjelenése miatt tűntek el az állkapocs nélküli rokonok, hiszen a két csoport legalább 30 millió éven keresztül élt egymás mellett.

A ma élő gerincesek több mint 99%-a rendelkezik állkapcsokkal. Mintegy 420 millió évvel ezelőtt azonban az állkapocs nélküli, fogatlan, páncéllemezekkel borított halak uralták a tengereket, folyókat és a tavakat is. Abban az időben még nem éltek gerincesek a szárazföldeken, és az akkoriban kifejlődött állkapcsos halak még csak "kispályás játékosok" voltak egy számukra idegen világban. Némelyikük elég feltűnő lett volna a szokatlan állkapocsformájával és szerkezetével, melyek alig hasonlítottak a ma élő állatoknál megfigyelhető bélyegekhez.

A Bristol's School of Earth Sciences kutatója, Philip Anderson vezette azt a kutatást, mely során tisztázták ezeknek a szokatlan korai állkapcsoknak a potenciális táplálkozási funkcióját. A kapott adatokat összehasonlították az állkapcsos és állkapocs nélküli halak diverzitásának (sokféleségének) mintázatával is. A paleontológusok már elég régóta úgy gondolták, hogy az állkapcsos halak jobban alkalmazkodtak a környezethez és az új kihívásokhoz, és emiatt szorították ki és cserélték le az állkapocs nélküli rokonaikat és szomszédaikat azokban a viharos földtörténeti időkben. Ezt az elképzelést azonban eddig még soha nem tesztelték le az ősmaradványanyag segítségével.

Az alsó állkapcsok 400 millió évvel ezelőtti változatossága. Felülről lefelé: hatalmas, 8 méter hosszúságú csúcsragadozó; kacsa-szerű fejjel rendelkező tüdőshal; kihalt zátonylakó csoport képviselője; szárazföldi állatok halszerű rokona; a csontos halak cápa-szerű rokona. Az állkapcsok nem méretarányosak, és mindegyik úgy helyezkedik el, hogy az elülső vége balra néz. (Simon Powell)

Anderson és társai a Nature legújabb számában publikálták meglepő eredményeiket, melyek szerint szó sincs arról, hogy az újonnan kialakult állkapcsos formák cserélték volna le az állkapocs nélküli fajokat. A táplálkozási mechanizmus változatossága alig vagy egyáltalán nem befolyásolta az állkapocs nélküli halak sokféleségét, amelyek még legalább 30 millió éven keresztül megosztották a rendelkezésre álló ökológiai teret az állkapcsos halakkal, mielőtt elkezdődött volna a jelentős hanyatlásuk. A kutatók annak sem találták nyomát, hogy az állkapocs nélküliek hanyatlásával egyidejűleg az állkapcsos halaknál új funkcionális szerepek jelentek volna meg, ami szintén megkérdőjelezi az ökológiai kicserélődés elméletét.

Az állkapcsos gerincesek ráadásul evolúciójuk során már elég korán jelentős változatosságot értek el a táplálkozási apparátus tekintetében, és ezt a sokféleséget fenntartották a devon időszakban bekövetkező környezeti változások közben is. Korábbi tanulmányok azt sugallták, hogy a legfontosabb állkapcsos gerincesek ökológiai változatosságának növekedése egy jól dokumentált, 400 millió évvel ezelőtt bekövetkezett oxigénszint emelkedési eseményhez kötődött. Az új eredmények azonban jóval korábbra teszik az állkapcsos gerincesek első diverzitás robbanását.

A ma élő halak többségét magába foglaló csoport (sugarasúszójú halak) és a korai Tetrapodák csak néhány állkapocstípussal és így elég egyszerű táplálkozási ökológiával jellemezhetők. Ugyanakkor a bizarr, kihalt csoportok (mint például a páncélos halak és a meglepően nagyszámban előforduló kihalt tüdőshalak) nagy változatosságot mutattak ezen a téren.

A kutatócsoport tagjai azt remélik, hogy az általuk kifejlesztett módszerek használhatók lesznek más kihalt csoportok tanulmányozásában is. Különösen érdekes lehet ezt a kérdést vizsgálni a jelentős evolúciós átmenetek (mint például tömeges kihalások vagy evolúciós szétterjedések) során.