Από την Γωγώ, μία καρδιά 380 εκατομμυρίων ετών

«Η φύση μας παρέχει τα εργαλεία για τη δουλειά μας, αλλά όχι πάντα τη δουλειά για τα εργαλεία μας »Αριστοτέλης, Περί των ζώων.

Το απολίθωμα ψαριού απο την τοποθεσία Gogo, όπου ανακαλύφθηκε από ερευνητές η τρισδιάστατη διατηρημένη καρδιά ηλικίας 380 εκατομμυρίων ετών. Φωτογραφία στο Μουσείο WA: Yasmine Phillips, Πανεπιστήμιο Curtin

Οι ερευνητές ανακάλυψαν μια καρδιά 380 εκατομμυρίων ετών - την παλαιότερη που έχει βρεθεί ποτέ - μαζί με ένα ξεχωριστό απολιθωμένο στομάχι, έντερο και συκώτι σε ένα αρχαίο ψάρι με σαγόνι, ρίχνοντας νέο φως στην εξέλιξη του σώματός μας.

Η νέα έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Science, διαπίστωσε ότι η θέση των οργάνων στο σώμα των αρθροδιρών -μια εξαφανισμένη κατηγορία θωρακισμένων ψαριών που άκμασε κατά την περίοδο του Δεβόνιου από 419,2 εκατομμύρια χρόνια πριν έως πριν από 358,9 εκατομμύρια χρόνια- είναι παρόμοια με την ανατομία του σύγχρονου καρχαρία προσφέροντας ζωτικής σημασίας νέες εξελικτικές ενδείξεις.

Ο επικεφαλής ερευνητής John Curtin, η διακεκριμένη καθηγήτρια Kate Trinajstic, από το Curtin's School of Molecular and Life Sciences και το Μουσείο της Δυτικής Αυστραλίας, είπε ότι η ανακάλυψη ήταν αξιοσημείωτη δεδομένου ότι οι μαλακοί ιστοί των αρχαίων ειδών σπάνια διατηρούνταν και ήταν ακόμη πιο σπάνιο να βρεθεί 3D συντήρηση.

«Ως παλαιοντολόγος που έχει μελετήσει απολιθώματα για περισσότερα από 20 χρόνια, πραγματικά έκπληκτος βρήκα μια τρισδιάστατη και όμορφα διατηρημένη καρδιά σε έναν πρόγονο 380 εκατομμυρίων ετών», είπε ο καθηγητής Trinajstic.

«Η εξέλιξη θεωρείται συχνά ως μια σειρά από μικρά βήματα, αλλά αυτά τα αρχαία απολιθώματα υποδηλώνουν ότι υπήρξε ένα μεγαλύτερο άλμα μεταξύ σπονδυλωτών χωρίς γνάθο και σιαγόνων. Αυτά τα ψάρια έχουν κυριολεκτικά τις καρδιές τους στο στόμα και κάτω από τα βράγχια τους - όπως και οι καρχαρίες σήμερα».

Αυτή η έρευνα παρουσιάζει - για πρώτη φορά - το τρισδιάστατο μοντέλο μιας σύνθετης καρδιάς σε σχήμα S σε έναν αρθροδιτήρα που αποτελείται από δύο θαλάμους με τον μικρότερο θάλαμο να βρίσκεται στην κορυφή.

Ο καθηγητής Trinajstic είπε ότι αυτά τα χαρακτηριστικά ήταν προηγμένα σε τέτοια πρώιμα σπονδυλωτά, προσφέροντας ένα μοναδικό παράθυρο στο πώς η περιοχή του κεφαλιού και του λαιμού άρχισε να αλλάζει για να φιλοξενεί τις γνάθους, ένα κρίσιμο στάδιο στην εξέλιξη του σώματός μας.

«Για πρώτη φορά, μπορούμε να δούμε όλα τα όργανα μαζί σε ένα πρωτόγονο ψάρι με σαγόνι και εκπλαγήκαμε ιδιαίτερα όταν μάθαμε ότι δεν ήταν τόσο διαφορετικά από εμάς», είπε ο καθηγητής Trinajstic.

«Ωστόσο, υπήρχε μια κρίσιμη διαφορά - το συκώτι ήταν μεγάλο και επέτρεπε στα ψάρια να παραμείνουν αιωρούμενα, ακριβώς όπως οι καρχαρίες σήμερα. Μερικά από τα σημερινά οστεώδη ψάρια, όπως το lungfish και η σημύδα, έχουν πνεύμονες που εξελίχθηκαν από τις κύστεις κολύμβησης, αλλά ήταν σημαντικό ότι δεν βρήκαμε στοιχεία για πνεύμονες σε κανένα από τα εξαφανισμένα θωρακισμένα ψάρια που εξετάσαμε, γεγονός που υποδηλώνει ότι εξελίχθηκαν ανεξάρτητα στα οστεώδη ψάρια σε μεταγενέστερη ημερομηνία."

Ο σχηματισμός Gogo, στην περιοχή Kimberley της Δυτικής Αυστραλίας όπου συλλέχθηκαν τα απολιθώματα, ήταν αρχικά ένας μεγάλος ύφαλος.

Ζητώντας τη βοήθεια επιστημόνων του Αυστραλιανού Οργανισμού Πυρηνικής Επιστήμης και Τεχνολογίας στο Σίδνεϊ και της Ευρωπαϊκής Εγκατάστασης Ακτινοβολίας Σύγχρονον στη Γαλλία, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δέσμες νετρονίων και ακτινογραφίες για να σαρώσουν τα δείγματα, τα οποία ήταν ακόμα ενσωματωμένα στα ασβεστολιθικά κονιάματα, και κατασκεύασαν τρισδιάστατα εικόνες των μαλακών ιστών στο εσωτερικό τους με βάση τις διαφορετικές πυκνότητες ορυκτών που εναποτίθενται από τα βακτήρια και τη γύρω μήτρα βράχου.

Αυτή η νέα ανακάλυψη οργάνων, εκτός από προηγούμενα ευρήματα μυών και εμβρύων, καθιστά τους αρθροδίρους Gogo τα πιο κατανοητά από όλα τα σπονδυλωτά με σιαγόνα και διευκρινίζει μια εξελικτική μετάβαση στα ζωντανά σπονδυλωτά με γνάθο, που περιλαμβάνει τα θηλαστικά και τους ανθρώπους.

Ο συν-συγγραφέας καθηγητής John Long, από το Πανεπιστήμιο Flinders, δήλωσε: «Αυτές οι νέες ανακαλύψεις μαλακών οργάνων σε αυτά τα αρχαία ψάρια είναι πραγματικά τα όνειρα των παλαιοντολόγων, γιατί χωρίς αμφιβολία αυτά τα απολιθώματα είναι τα καλύτερα διατηρημένα στον κόσμο για αυτήν την εποχή. Δείχνουν την αξία των απολιθωμάτων της Γωγώ για την κατανόηση των μεγάλων βημάτων στη μακρινή εξέλιξή μας. Η Γωγώ μας έχει χαρίσει παγκόσμιες πρωτιές, από την προέλευση του σεξ έως την αρχαιότερη καρδιά σπονδυλωτών, και τώρα είναι μια από τις πιο σημαντικές τοποθεσίες απολιθωμάτων στον κόσμο. Ήρθε η ώρα να εξεταστεί σοβαρά ο χώρος ως μνημείο παγκόσμιας κληρονομιάς».

Ο συν-συγγραφέας καθηγητής Per Ahlberg, από το Πανεπιστήμιο της Ουψάλα, δήλωσε: «Αυτό που είναι πραγματικά εξαιρετικό για τα ψάρια Gogo είναι ότι οι μαλακοί ιστοί τους διατηρούνται σε τρεις διαστάσεις. Οι περισσότερες περιπτώσεις διατήρησης μαλακών ιστών βρίσκονται σε πεπλατυσμένα απολιθώματα, όπου η μαλακή ανατομία είναι κάτι περισσότερο από μια κηλίδα στο βράχο. Είμαστε επίσης πολύ τυχεροί που οι σύγχρονες τεχνικές σάρωσης μας επιτρέπουν να μελετήσουμε αυτούς τους εύθραυστους μαλακούς ιστούς χωρίς να τους καταστρέψουμε. Πριν από μερικές δεκαετίες, το έργο θα ήταν αδύνατο».

Η έρευνα υπό τον Curtin ήταν μια συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Flinders, το Μουσείο της Δυτικής Αυστραλίας, την European Synchrotron Radiation Facility στη Γαλλία, τον πυρηνικό αντιδραστήρα του Australian Nuclear Science and Technology Organisation, το Πανεπιστήμιο της Ουψάλα, το Αυστραλιανό Ινστιτούτο Αναγεννητικής Ιατρικής του Πανεπιστημίου Monash και το Μουσείο της Νότιας Αυστραλίας.

Γεωδίφης με πληροφορίες από το Πανεπιστήμιο Curtin

Πηγές:

Kate Trinajstic, John A. Long, Sophie Sanchez, Catherine A. Boisvert, Daniel Snitting, Paul Tafforeau, Vincent Dupret, Alice M. Clement, Peter D. Currie, Brett Roelofs, Joseph J. Bevitt, Michael SY Lee, Per Ε. Ahlberg. Εξαιρετική διατήρηση οργάνων στα πλακοδερμίδια του Devonian από το Gogo lagerstätte. Science, 2022; 377 (6612): 1311 DOI: 10.1126/science.abf3289

https://www.curtin.edu.au/news/piece-by-piece-the-gogo-fossils-and-their-tale-of-evolution/

https://www.smh.com.au/national/oldest-heart-ever-found-uncovered-in-three-dimensional-fossil-20220915-p5bi99.html