Neue Erkenntnisse zur Theorie über Kiefer- und Gebissentwicklung
Neuere Entdeckungen haben Wissenschaftler dazu veranlasst, die Theorie über die Kiefer- und Gebissentwicklung zu überdenken. Gebissähnliche Strukturen, die auf den Kiemenbögen eines primitiven kieferlosen Verteberaten entdeckt worden waren, legen nahe, dass sich das Gebiss vor dem Kiefer entwickelt hat und dass die ersten Verteberaten mit Kiefer zahnlos waren. Diese Erkenntnisse zeigten, dass sich Gebiss und Kiefer im Widerspruch zu früheren Theorien nicht gemeinsam entwickelt haben. Im Rahmen des Projekts TOOTHJAW (Evolution of jaws and teeth - new insights into key innovations and the origin of Gnathostomes) wurden hochmodernene 3D-Bildgebungsverfahren angewandt, um fossile Daten zu analysieren und festzustellen, wie sich die Evolution von Verteberaten mit Kiefer vollzog. Die beiden wichtigsten lebenden Kiefermäuler-Gruppen sind die Knorpelfische (Hai, Rochen) und Knochenfische (Wirbeltiere mit Knochen und Kiefer). Diese beiden fundamentalen Abstammungslinien divergierten vor mehr als 400 Millionen Jahren und sind nicht repräsentativ für frühe Knochenfische. Die aktuellen Informationen basieren auf lediglich zwei Mitgliedern dieser Gruppe, dem Zebrafisch und der Maus, bei denen es sich jeweils um Modellorganismen für das Labor handelt. Die Frage über die Entwicklung von Kiefer und Gebiss bei Wirbeltieren lässt sich am besten über einen multidisziplinären Ansatz beantworten, der auf Fossilien und den frühesten lebenden Exemplaren in der Evolution der Knochenfische basiert. Daher wurden unter Verwendung des Zebrafischs (Danio rerio) und des Senegal-Flösselhechts (Polypterus senegalus) Vergleiche mit existierenden Arten durchgeführt. Die Forscher erzielten Synchrotron-basierte Röntgen-Mikrotomografiemodelle zur Abbildung des embryonalen und Larvenstadiums dieser beiden Arten, welches die Gebissentwicklung beinhaltet. Beim P. senegalus handelt es sich um eine alte Spezies, die hinsichtlich des Ursprungs der Klasse Actinopterygii (Strahlenflosser) eine einzigartige Stellung einnimmt und zahlreiche Merkmale von Vorfahren wie Körperform und Dermatocranium (Schädeldecke) aufweist. Daher verglichen Forscher 3D-Daten fossiler Exemplare im Hinblick auf Gebiss, Körpermaßstab und dermale Schädelknochen bei P. senegalus. Die TOOTHJAW-Daten wurden verwendet, um die klassischen Theorien über die Gebissentwicklung und dermale Skelettbildung auf den Prüfstand zu stellen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Entwicklung von Körpermaßstab und Dermatocranium nicht über die Gebissentwicklung gesteuert wurde. Dies steht im Widerspruch zu Annahmen bisheriger Theorien. Diese Erkenntnisse werden letztlich dazu beitragen, die Entwicklung des Menschen besser verstehen zu können.
Schlüsselbegriffe
Gnathostomata, TOOTHJAW, Osteichthyes, Polypterus senegalus, Dermatocranium
