Una della grandi innovazioni evolutive nella la storia dei viventi sul nostro pianeta è, senza dubbio, la comparsa delle mascelle. Fino a circa 450 milioni di anni fa, infatti, i pesci (unici vertebrati presenti) erano Agnati cioè non possedevano né mascella superiore né quella inferiore e la loro cavità orofaringea era mantenuta sempre aperta da degli archi faringei.

La datazione è frutto di dati molecolari: in quel periodo il primo arco faringeo stava andando incontro a una modifica che avrebbe permesso la chiusura e apertura delle fauci. È la comparsa degli Gnatostomi ovvero i pesci dotati di mascelle. La straordinaria innovazione comparve a cavallo di una grande estinzione di massa, quella di fine Ordoviciano. Ci si aspetterebbe una rapida esplosione del numero di pesci dotati di mascelle per occupare le nicchie ecologiche lasciate vuote dalle specie estinte, ma la più antica e completa testimonianza fossile di un pesce gnatostoma è datata solamente 425 milioni di anni fa, nel Siluriano superiore. O almeno così stavano le cose fino a poco tempo fa.

La rivista Nature ha infatti pubblicato uno studio di un fossile cinese, proveniente dal sito di  Chongqing, che restituisce un’istantanea della fauna di fondale di ben 436 milioni di anni fa, probabilmente rimasta seppellita da una frana subacquea.

La discrepanza tra dati fossili e molecolari
Si erano trovate alcune tracce di Gnatostomi più antiche di 425 milioni di anni, ma erano poche e frammentarie, spesso scaglie e vertebre di Condroitti, i pesci cartilaginei come gli odierni squali. Tra i fossili mancavano totalmente gli Osteitti, i pesci ossei, e i Placodermi, i pesci corazzati. Troviamo invece abbondanze di pesci senza mascelle, gli Agnati.

Gli scienziati erano dunque confusi da questo gap tra i dati molecolari e quelli paleontologici, tra la comparsa di una innovazione dall’ipotizzato enorme valore adattativo e la sua effettiva comparsa costante e abbondante nella datazione fossile mondiale.

Per questo la scoperta degli scienziati cinesi è eccezionale: nel fossile, gli scienziati hanno trovato perfettamente conservati una moltitudine di piccoli pesci di pochi centimetri, tutti dotati di mascelle che sembrano essere suddivisibili in più di dieci generi diversi e con caratteristiche uniche.

Le mascelle più antiche mai ritrovate
Questi esemplari sembrano appartenere tutti ai Placodermi e la specie più comune nel fossile è stata battezzata Xiushanosteus mirabilis, mentre solo uno appartiene ai Condroitti, cioè Shenacanthus vermiformis.

Le caratteristiche morfologiche insolite di questi due generi, gli unici a essere descritti nell’articolo di cui vi parliamo, hanno sorpreso gli scienziati: Xiushanosteus sembra possedere un mix di caratteristiche di vari sotto gruppi di Placodermi conosciuti, mentre Shenacanthus sembra mostrare un cinto corazzato di placche dermiche,  similare a quello dei Placodermi, mai visto prima tra i Condroitti.

Altre tre specie sono state descritte separatamente dagli autori in altrettanti paper: Fanjingshania renovata, Tujiaaspis vividus, Qianodus duplicis.

Una cosa è certa. Questo eccezionale ritrovamento dimostra come i pesci dotati di mascelle fossero già fortemente diversificati nel Siluriano inferiore, come previsto dalla teoria ma come non era mai stato riscontrato nei ritrovamenti fossili.

Che cosa non sappiamo ancora
Rimane però una domanda. Anzi due. Perché solitamente gli scienziati trovano nel record fossile una maggiore presenza di Agnati rispetto a Gnatostomi durante tutto il Siluriano? E perché i ritrovamenti gli Gnatostomi sono sbilanciati enormemente in favore dei Condroitti rispetto a Osteitti e Placodermi?

Gli studiosi, all’interno dell’articolo, propongono due risposte: le maggiori dimensioni e le robuste placche ossee di alcuni pesci Agnati come i Galeaspidi, che vengono rinvenuti abbondantemente proprio a Chongqing, ne hanno permesso una più facile fossilizzazione rispetto alle piccole e delicate strutture che si vedono negli Gnatostomi oggetto dello studio. Il maggiore ritrovamento di Condroitti rispetto a Osteitti e Placodermi, invece, potrebbe essere dovuto a differenze ecologiche e quindi ad una spartizione del territorio, che avrebbe visto i Condroitti occupare ambienti più inclini alla fossilizzazione rispetto a quelli occupati da Placodermi ed Osteitti.

Perciò, grazie a questo fossile, ora sappiamo con certezza che già nel Siluriano inferiore, almeno in alcuni luoghi, le faune marine erano costituite anche da diversi generi e specie di pesci dotati di mascelle, portandoci a riconsiderare quello che pensavamo di sapere sull’abbondanza e la diversificazione di questo gruppo di animali.

Riferimenti:
Zhu, Ya., Li, Q., Lu, J. et al. The oldest complete jawed vertebrates from the early Silurian of China. Nature 609, 954–958 (2022). https://doi.org/10.1038/s41586-022-05136-8

Immagine in apertura: ricostruzione di Xiushanosteus mirabilis. Immagine: ZHANG Heming via Eurekalert