Pantservis van 400 miljoen jaar oud onthult structuur eerste tanden

‘Dit zou het voorouderlijke model kunnen zijn van alle gewervelde dieren met kaken’, zegt paleontoloog Sébastien Olive van het Instituut voor Natuurwetenschappen en de Universiteit Luik.

Voor de evolutie van tanden moeten we terug naar het begin van het devoon, zo’n 400 miljoen jaar geleden, toen Noord-Amerika en Europa nog op één continent lagen net onder de evenaar. In zowat alle oceanen van toen zwommen pantservissen, in allerlei vormen en maten. Pantservissen of placodermen zijn een uitgestorven zustergroep van de kraakbeenvissen (haaien en roggen) en beenvissen (alle andere vissen, inclusief de viervoeters waaronder wij). De kop en borstkas van pantservissen was typisch bedekt me benige platen. Dunkleosteus is misschien wel de meest iconische: een viertal meter lang en een toppredator in die tijd. Placodermen zijn de vroegste gewervelden die kaken hadden ontwikkeld.

Lang werd gedacht dat placodermen in die kaken geen tanden hadden en dat tanden pas veel later evolueerden. Maar sinds 2012 vonden paleontologen bij verschillende groepen placodermen echte tanden. Kaken en tanden zouden dus ongeveer tegelijkertijd geëvolueerd zijn.

Pantservistanden

Maar hoe groeien die tanden? Een studie uit 2020 concludeerde dat de nieuwe tanden van placodermen, aanwezig op verschillende botten in de wang, telkens achteraan in de mond verschenen. Zo krijg je op den duur een rij van versleten tanden vooraan en intacte tanden achteraan. Dit groeipatroon komt overeen met wat we vinden bij kraakbeenvissen en beenvissen. Daarom werd gesuggereerd dat dit patroon aan de basis ligt van alle kaakdieren. Maar de nieuwe studie over een gepantserde vis uit Canada betwist dit nu: de tanden groeiden niet alleen van achteren uit, maar in alle richtingen, en niet alleen op de wangbotten maar ook op benige platen die aan het gehemelte vastzitten. Het is een vreemd gebit dat nieuwe informatie oplevert over de evolutionaire geschiedenis van tanden en hun ontwikkeling.

Tot die conclusies komt een internationaal team met paleontoloog Sébastien Olive (Instituut voor Natuurwetenschappen, Universiteit Luik). De onderzoekers analyseerden fossiele resten van een pantservis die in 1995 door een Frans-Canadees team was gevonden op Prince Wales Island, in het noorden van Canada. Het is meteen ook een nieuwe soort: Romundina gagnieri gedoopt.

A. Het fossiel met de tandplaten die aan het gehemelte vastzitten. Het bovenste deel stak uit de mond, terwijl de twee platen eronder zich nog binnen in de mond bevonden. B. Ingezoomd: de twee platen (in het rood) waarop tanden zitten, concentrisch gerangschikt. Schaalbalken vertegenwoordigen 1 cm. (Foto: Instituut voor Natuurwetenschappen)

Het specimen werd vanuit alle hoeken gescand met röntgen in een synchrotron in Zwitserland, waarna een 3D-model werd gemaakt. Het is een interessante techniek om in een fossiel te kijken zonder het kapot te maken. De paleontologen concluderen dat de tanden groeiden op benige platen die aan het gehemelte vastzitten en dat ze in een cirkelvormig patroon staan, vergelijkbaar met de ringen van een boom. De tanden die het eerst groeiden bevonden zich in het midden en de volgende eromheen. De synchrotronanalyse heeft zelfs andere gemineraliseerde structuren blootgelegd (waarvan de oorsprong onbekend is) die sommige van de tanden zijn gaan bedekken en die het dier waarschijnlijk tijdens zijn leven hebben geholpen om erg hard voedsel te vermalen.

Beslissende verandering

Het specimen werd vanuit alle hoeken gescand met röntgen in een synchrotron in Zwitserland, waarna een 3D-model werd gemaakt. Het is een interessante techniek om in een fossiel te kijken zonder het kapot te maken. De paleontologen concluderen dat de tanden groeiden op benige platen die aan het gehemelte vastzitten en dat ze in een cirkelvormig patroon staan, vergelijkbaar met de ringen van een boom. De tanden die het eerst groeiden bevonden zich in het midden en de volgende eromheen. De synchrotronanalyse heeft zelfs andere gemineraliseerde structuren blootgelegd (waarvan de oorsprong onbekend is) die sommige van de tanden zijn gaan bedekken en die het dier waarschijnlijk tijdens zijn leven hebben geholpen om erg hard voedsel te vermalen.

Het exemplaar dat bestudeerd werd, behoort tot een groep pantservissen met de naam acanthothoraciden. Interessant is dat dezelfde tandpatronen ook in een andere groep pantservissen, de arthrodira, zijn gevonden, de groep waar ook de iconische Dunkleosteus toe behoort. Daaruit kunnen we afleiden dat de gemeenschappelijke voorouder van de twee groepen pantservissen mogelijk ook een dergelijk tandapparaat in de mond had.

‘We kijken hier naar een van de eerste stappen van de evolutie van tanden’, zegt Olive. ‘De gepantserde vissen zijn niet alleen de eerste gewervelde dieren met kaken, het zijn ook de eerste gewervelden die verschillende organisatiepatronen van het gebit vertonen. Bijten en kauwen met tanden was een game changer. Daardoor konden onze verre voorouders andere voedselbronnen aanboren en nieuwe ecologische niches bezetten.’

De studie staat in het vaktijdschrift Royal Society Open Science.