En samling fossiler i Kina, som grävts fram i sten som går tillbaka omkring 436 miljoner år, har för första gången avslöjat att den mystiska galeaspidsen, en käklös sötvattensfisk, hade parade fenor.

Upptäckten, av ett internationellt team, ledd av Min Zhu från Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology, Bejiing och professor Philip Donoghue från University of Bristols School of Earth Sciences, visar det primitiva tillståndet hos parade fenor innan de separerades i bröst- och bäcken. fenor, föregångaren till armar och ben.

Fram till nu var de enda överlevande fossilerna av galeaspider huvuden, men dessa nya fossiler som har sitt ursprung i klipporna i Hunanprovinsen och Chongqing och som har fått namnet Tujiaaspis efter det inhemska Tujia-folket som bor i denna region, innehåller hela deras kroppar.

Teorier finns i överflöd om den evolutionära början av ryggradsfenor och lemmar – de evolutionära föregångarna till armar och ben – mestadels baserade på jämförande embryologi. Det finns ett rikt fossilregister, men tidiga ryggradsdjur hade antingen fenor eller så hade de inte. Det fanns få bevis för deras gradvisa utveckling.

Första författaren Zhikun Gai, en alumn vid University of Bristol, sa:"Galeaspiders anatomi har varit något av ett mysterium sedan de först upptäcktes för mer än ett halvt sekel sedan. Tiotusentals fossiler är kända från Kina och Vietnam, men nästan alla är bara huvuden – ingenting har varit känt om resten av deras kroppar – förrän nu.

"De nya fossilerna är spektakulära, bevarar hela kroppen för första gången och avslöjar att dessa djur hade parade fenor som sträckte sig kontinuerligt, hela vägen från bakhuvudet till själva svansspetsen. Detta är en stor överraskning eftersom Galeaspidser har ansetts sakna parade fenor helt och hållet."

Motsvarande författare professor Donoghue sa, "Tujiaaspis blåser nytt liv i en hundraårig hypotes för utvecklingen av parade fenor, genom differentiering av bröstfenor (armar) och bäckenfenor (ben) under evolutionär tid från en kontinuerlig huvud-till-stjärtfena-prekursor.

"Denna "finveckshypotes" har varit mycket populär men den har saknat några stödjande bevis fram till nu. Upptäckten till Tujiaaspis återupplivar fenveckhypotesen och förenar den med samtida data om genetiska kontroller av embryonal utveckling av fenor i levande ryggradsdjur."

Motsvarande författare Min Zhu från VPP, Peking, tillade, "Tujiaaspis visar att det primitiva tillståndet för parade fenor först utvecklades. Senare grupper, som de käklösa osteostrakanerna visar de första bevisen för separation av muskelfenor, bibehåller långa bäckenfenor som reduceras till korta muskelfenor hos käkade ryggradsdjur, till exempel i grupper som placoderms och hajar. Ändå kan vi se rester av långsträckta fenveck i embryon från levande käkfiskar, som experimentellt kan manipuleras för att reproducera dem. Nyckelfrågan är varför fenor först utvecklas på detta sätt?"

Bristols Dr. Humberto Ferron använde beräkningstekniska metoder för att simulera beteendet hos modeller av Tujiaaspis med och utan de parade fenorna. Medförfattaren sa:"Tujiaaspis parade fenor fungerar som bärplansbåtar och genererar passivt lyft för fisken utan någon muskulär inmatning från fenorna själva. De laterala fenvecken på Tujiaaspis gjorde det möjligt för den att simma mer effektivt."

Medförfattaren Dr. Joseph Keating vid Bristol modellerade utvecklingen av parade fenor. Han sa, "Fossila käklösa ryggradsdjur uppvisar en svindlande mängd fentyper, vilket har framkallat omfattande debatt om utvecklingen av parade fenor.

"Our new analyses suggest that the ancestor of jawed vertebrates likely possessed paired fin-folds, which became separated into pectoral and pelvic regions. Eventually, these primitive fins evolved musculature and skeletal support, which allowed our fishy ancestors to better steer their swimming and add propulsion. It is amazing to think that the evolutionary innovations seen in Tujiaaspis underpin locomotion in animals as diverse as birds, whales, bats and humans."

The team's research is published in Nature . + Utforska vidare

Mud-slurping chinless ancestors had all the moves