piątek, 30 marca 2012

Najostrzejsze zęby świata

Konodonty przez długie lata rozpalały wyobraźnię paleontologów. Największe emocje mamy już chyba za sobą, ale te tajemnicze skamieniałości potrafią nas wciąż zaskoczyć. Od niedawna mogą poszczycić się  rekordem rodem z Księgi Guinessa - zwierzątka te miały najostrzejsze zęby jakie znamy. Brzeg ząbka był 20 razy cieńszy od ludzkiego włosa, ale nacisk jaki wywoływał był porównywalny z siłą ludzkich szczęk.
Na początek kilka wyjaśnień. Tak naprawdę nazwa konodont odnosi się obecnie zarówno do wymarłej grupy zwierząt (Conodonta), jak i do znajdowanych licznie skamieniałości, które są tylko częścią aparatu gębowego. To właśnie te części aparatu gębowego rozpalały wyobraźnię paleontologów. Konodonty znane dość licznie z osadów od późnego kambru do późnego triasu, są na tyle zróżnicowane, że można było na podstawie ich zmienności dokładnie rozpoziomować osady całego paleozoiku. Bardzo przypominają ząbki kręgowców, są zbudowane z fosforanu wapnia, ale są bardzo małe, max. 3 mm długości.
Różne typy konodontów (brak platformowych form) (fot. USGS)
Konodonty platformowe (fot. Keith Mann)
Przez długie lata nie można było znaleźć skamieniałości zwierzęcia, z którego pochodzą konodonty, więc roztaczano różne wizje ich pochodzenia. Część badaczy widziała je jako aparaty gębowe pierścienic tzw. skolekodonty
Aparat gębowy pierścienic złożony ze skolekodontów (fot. Olle Hints CC-BY)
Do tego obrazu nie pasował jednak budulec oraz brak śladów zużycia konodontów. W 1983 roku po raz pierwszy znaleziono kompletny szkielet zwierzęcia konodontonośnego i okazało się, że nie jest to robak tylko prymitywny strunowiec, jeszcze bez wykształconych szczęk. Jedynym elementem szkieletowym były te ząbki znajdowane wcześniej jako konodonty. Ponieważ zwierz nie miał szczęk, więc konodonty nie są tak naprawdę prawdziwymi zębami, tylko elementami chwytnymi otworu gębowego. Jeśli macie kłopot ze zrozumieniem o co chodzi, to spójrzcie np. na minoga.
Minogi japońskie przyklejone do szyby akwarium, widać aparaty gębowe (fot. sunko75)
Dzisiaj, wymarłe konodonty uważa się za dalekich krewnych szczecioszczękich (Chaetognatha), dziwolągów żyjących w morzach, zwanych też czasami strzałkami morskimi. Szczecioszczękie jako pierwsza grupa wśród prymitywnych wtóroustych (Deuterostomia) wykształciły tzw. protokonodonty, zbliżone do naszych bohaterów - konodontów właściwych (tzw. eukonodontów). Obecnie Chaetognatha częściej zalicza się do pierwoustych, a konodonty klasyfikuje się jako prawdopodobne wczesne kręgowce spokrewnione z minogami. Jednak ich aparat gębowy bardziej przypomniał ten szczecioszczękich. (patrz komentarz Tomasza Skawińskiego oraz dodatkowe obrazki pod postem wyjaśniające relacje szczecioszczękich i konodontów).


Gdybyśmy mieli wyobrazić sobie żyjącego konodonta, to sterczałby on pionowo (? jak szczecioszczękie) w toni wodnej i wyczekiwał na zdobycz. Miałby max. parę centymetrów długości, wielkie oczy oraz duży otwór gębowy z wyszczerzonymi chwytnymi elementami przypominającymi zęby. Część badaczy uważa, że właściwie były to protozęby, z tym, że potrafiły się regenerować, stąd powszechny brak śladów zużycia.
Aparat gębowy szczecioszczękich, podobny do konodontów (fot. Encyclopedia of Life)
Żeby przekonać się jak te protozęby działały postanowiono zrekonstruować cały aparat gębowy konodonta i stworzyć jego model komputerowy. Do analizy wykorzystano metody stosowane do określania działania sił aerodynamicznych oraz porównano konodonty z podobnej wielkości ząbkami nietoperzy (Jones et al., 2012). 
Jedna z rekonstrukcji konodontów (rys. The Frog Blog)

Ze stworzonego modelu wynika, że konodonty nie używały siły mięśni do gryzienia, tak jak to czynią np. ssaki. One polegały jedynie na ostrości swoich ząbków, które cięły ofiarę tak jak brzytwa. Złapana ofiara była szatkowana na części przesuwając się w aparacie gębowym. Kolejna różnica pomiędzy kręgowcami a konodontami jest taka, że nasze szczęki pracują w układzie góra-dół, a u konodonta aparat gębowy lewa-prawa.
Tak wygląda najostrzejszy ząb świata pod skaningiem (fot. X_criticalmass)
Ta szczególna ostrość zębów sprawiała, że z pewnością częściej się uszkadzały i tępiły, stąd występujący u konodontów mechanizm regeneracji uszkodzeń, cechy, która (niestety) zanikła u pozostałych kręgowców. Ale to nie koniec niespodzianek konodontowych. Ostre ząbki służyły także do wbijania się w ciało ofiary i wstrzykiwania jej jadu. I to też jest rekord pt. najstarsze zęby jadowe świata (Szaniawski, 2009). Warto dodać, że także niektóre współczesne szczecioszczękie są jadowite.
Konodonty z widocznym kanalikiem jadowym (Szaniawski, 2009)
Konodonty to pierwsza grupa strunowców, która eksperymentowała z uzębieniem. W aparacie gębowym występowało pełne zróżnicowanie, od typowo tnących ząbków, po platformowe, miażdżące formy. Być może to jest kluczem do sukcesu tych stworzeń. W końcu żyły 300 mln lat i przetrwały jako nieliczne największe wymieranie w dziejach Ziemi, granicę perm-trias.

[Edit] Dziękuję Tomaszowi Skawińskiemu za komentarz i dorzucam jeszcze rekonstrukcje konodonta i aparatu gębowego, oraz pozycję filogenetyczną konodontów z pracy Dzika (2000). Zwróć uwagę na pokrewieństwo pomiędzy konodontami i szczecioszczękimi (Chaetochordata). Z grup żyjących współcześnie organizmów jedynie szczecioszczękie maja podobny aparat gębowy.

Źródła:
Dzik, J., 2000. The origin of the mineral skeleton in chordates. Evolutionary Biology 31: 105-154. 
Jones, D., Evans, A., Siu, K., Rayfield, E., & Donoghue, P. (2012). The sharpest tools in the box? Quantitative analysis of conodont element functional morphology Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences DOI: 10.1098/rspb.2012.0147
Szaniawski, H. (2009). The Earliest Known Venomous Animals Recognized Among Conodonts Acta Palaeontologica Polonica, 54 (4), 669-676 DOI: 10.4202/app.2009.0045

fot. w nagłówku: wikipek CC-BY, aparat gębowy konodonta

5 komentarze:

Interesujące.
Tylko to bliskie pokrewieństwo ze szczecioszczękimi mi nie pasuje - ostatnio coraz więcej dowodów (głównie z badań molekularnych) sugeruje, że Chaetognatha to pierwouste, czyli do strunowców im daleko. Chociaż fakt, że względnie niedawno zakwestionowano i przynależność konodontów do strunowców (Turner et al. 2010; http://www.mnhn.fr/museum/front/medias/publication/31374_g2010n4a1.pdf), ale na to też są już kontrargumenty.

Dzięki za uwagę. To co napisałem, rzeczywiście było maksymalnie uproszczone. Zmieniłem trochę wymowę pokrewieństwa Chaetognatha i konodontów, chodziło mi o aparat gębowy szczecioszczękich, który obecnie jest jedynym żyjącym odpowiednikiem tego konodontowego. A co do pozycji taksonomicznej, to Turner et al. (2010) zakwestionowali ich przynależność do kręgowców, chyba jednak pozostaną wśród strunowców (blisko Cephalochordata i Tunicata). Ale tak to jest z tą systematyką. Gdzieś tam Dzik wspomniał, że to mogą być nawet kręgowce, z kolei Turner i inni, że to nawet nie są strunowce. Biorąc te poglądy za skrajne, lądujemy pośrodku, że to jednak strunowce :)
Sam byłem zdziwiony, że w wikipedii są przedstawiane jako kręgowce. I potem ta informacja jest powielana przez inne źródła internetowe.

Chodziło mi o pozycję taksonomiczną konodontów zakwestionowaną przez Turner et al. (2010) oczywiście :) (a nie szczecioszczękich).

Jeśli chodzi o konodonty na Wikipedii to trochę też przy nich grzebałem :) (co prawda w polskiej, nie angielskiej, i tylko w ograniczonym zakresie, ale jednak).
A swoją drogą całkiem niedawno w PNAS-ie zasugerowano, że konodonty to jednak kręgowce - miałaby na to wskazywać chrząstka językowa (lingual cartilage) podobna do tej występującej u współczesnych minogów (http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1101754108).

Cóż, jeśli chrząstka tłokowa - piston cartilage (jak podpatrzyłem u Janviera) wystarczy by zostać kręgowcem, to może i konodonty były kręgowcami :)

Prześlij komentarz

Szanowni Czytelnicy!
Zachęcam Was gorąco do komentowania wpisów na blogu i jednocześnie zachęcam równie gorąco do korzystania z tagów HTML, szczególnie przy wklejaniu linków do stron internetowych.

Oto kilka przykładów tagów HTML obsługiwanych przez bloggera:
link - a href=
wytłuszczenie - b
kursywa - i