Nieuwe inzichten in de evolutie van kaken bij de eerste kaakdieren
Naturalis Biodiversity CenterIn de zoektocht naar onze moderne glimlach vormen de placodermen een vruchtbare bron van informatie. Deze uitgestorven tak van de kaakdieren verscheen zo’n 416 miljoen jaar geleden en zwom ongeveer 56 miljoen jaar rond in zowel zoute als zoete wateren. De primitieve vissen waren divers in vorm en uiterlijk. Op basis van fossielen weten we dat de kop en schouders bestonden uit beenachtige pantserplaten, terwijl het achterlichaam juist zacht en flexibel was.
De eerste kaken
In het bijzonder staat de groep symbool voor een primeur op de evolutionaire ladder. De vissen waren namelijk de eerste gewervelden met kaken. Placodermen staan dan ook centraal in het onderzoek naar de evolutie van tanden en kaken van paleobiologen Martin Rücklin en Ben King, beiden verbonden aan Naturalis Biodiversity Center. En met succes: in 2012 toonde Rücklin aan dat placodermen ook de eerste vorm van tanden bezaten. Toch blijft de origine en evolutie van de kaak een punt van discussie, ontdekkingen van unieke fossielen blijven het onderwerp steeds vernieuwen.
Vreemde eend in de bijt
Traditioneel worden alle kaakdieren (gnathostomata) verdeeld in drie groepen: de uitgestorven placodermen, de kraakbeenvissen en de beenvisachtigen. De laatste groep omvat de tetrapoda waartoe wij als mens ook behoren. De relatie tussen deze groepen werd in 2013 ter discussie gesteld door de ontdekking van Entelognathus primordialis, een placoderm met pantserplaten en complexe gezichts- en kaakbotten, terwijl die laatste juist kenmerkend zijn voor beenvisachtigen. Het is tot op heden nog onduidelijk hoe deze vondst binnen de fylogenetische boom van de kaakdieren past.
Simulatiesoftware zou de onderlinge verhoudingen binnen de stamboom moeten ophelderen. Rücklin en King ontwikkelden software waarin morfologische gegevens van fossielen geanalyseerd konden worden. Als basis werden data gebruikt van meer dan vijfhonderd fossiele fragmenten van placodermen, kraakbeenvissen en beenvisachtigen. Hieruit werden gegevens geselecteerd die relevant waren voor het onderzoek naar de bovenkaak. De onderzoekers voerden vervolgens duizenden simulaties uit om de voorouders te reconstrueren.
Het reconstrueren van een voorouder
King en Rücklin ontdekten dat de bovenkaken van placodermen overeenkomen met die van beenvisachtigen en Entelognathus door een gelijke afstamming. Bovendien ontdekten ze dat de gedeelde voorouder van deze groepen zowel kaak- alsook gezichts- en gehemeltebeen bezat. Entelognathus lijkt qua vorm en bouw nog het meest op deze voorganger. De botten ondergingen vervolgens hun eigen afwijkende en gespecialiseerde evolutie, met de placodermen, kraakbeenvissen en beenvisachtigen als resultaat.
De ontdekking laat zien dat er een link ligt tussen de bovenkaken van placodermen en onze moderne kaak met complexe gezichts- en kaakbotten. Stof tot nadenken dus wanneer je de volgende keer voor de spiegel staat. Het is goed mogelijk dat die glimlach ouder is dan je denkt.
Meer informatie
Tekst: Hendrik van Ede, Naturalis Biodiversity Center
Afbeeldingen: Brian Choo, Deviant Art (leadafbeelding: reconstructie van Entelognathus primordialis); Esben Horn, 10TONS onder supervisie van Martin Rücklin; Ben King & Martin Rücklin, beiden Naturalis Biodiversity Center