Tidiga hajar som levde för 300 till 400 miljoner år sedan tappade inte bara sina underkäkar nedåt utan roterade dem utåt när de öppnade munnen. Detta gjorde det möjligt för dem att göra det bästa av sin största, vassaste och inåtvända tänderna när man fångar bytesdjur, paleontologer vid universiteten i Zürich och Chicago har nu visat att de använder CT-skanning och 3-D-utskrift.

Många moderna hajar har rad på rad av formidabla vassa tänder som ständigt växer ut igen och som lätt kan ses om deras mun bara är lite öppnad. Men så var det inte alltid. Tänderna i förfäderna till dagens broskfisk (chondrichthyan), som inkluderar hajar, strålar och chimärer, ersattes långsammare. Med stängda munnar, den äldre, mindre och slitna tänder på hajar stod upprätt på käken, medan de yngre och större tänderna pekade mot tungan och var alltså osynliga när munnen var stängd.

Käkrekonstruktion tack vare datortomografi

Paleontologer vid universitetet i Zürich, University of Chicago och Naturalis Biodiversity Centre i Leiden (Nederländerna) har nu undersökt strukturen och funktionen hos denna säregna käkkonstruktion baserad på en 370 miljoner år gammal chondrichthyan från Marocko. Genom att använda datortomografi, forskarna kunde inte bara rekonstruera käken, men även skriva ut den som en 3D-modell. Detta gjorde det möjligt för dem att simulera och testa käkens mekanik.

Vad de upptäckte i processen var att till skillnad från människor, de två sidorna av underkäken var inte sammansmälta i mitten. Detta gjorde det möjligt för djuren att inte bara tappa käkhalvorna nedåt utan samtidigt automatiskt rotera båda utåt. "Genom denna rotation, den yngre, större och vassare tänder, som vanligtvis pekade mot insidan av munnen, fördes i upprätt läge. Detta gjorde det lättare för djur att spetsa sitt byte, " förklarar första författaren Linda Frey. "Genom en inåtgående rotation, tänderna tryckte sedan bytet djupare in i munhålan när käkarna stängdes."

Käkleden utbredd under den paleozoiska eran

Denna mekanism såg inte bara till att ju större, inåtvända tänder användes, men gjorde det också möjligt för djuren att ägna sig åt det som kallas sugmatning. "I kombination med den yttre rörelsen, öppningen av käkarna gör att havsvatten forsar in i munhålan, när man stänger dem resulterar det i en mekanisk dragning som fångar och fixerar bytet."

Eftersom broskskelett knappt är mineraliserade och i allmänhet inte så välbevarade som fossiler, denna käkkonstruktion har undgått forskarna länge. "Det utmärkt bevarade fossilet vi har undersökt är ett unikt exemplar, " säger UZH-paleontologen och sista författaren Christian Klug. Han och hans team tror att den beskrivna typen av käkled spelade en viktig roll i paleozoikumtiden. Med allt oftare tandbyte, dock, den blev föråldrad med tiden och ersattes av de ofta märkliga och mer komplexa käftarna hos moderna hajar och rockor.