Av de hundra eller så kända arter av hyenor – levande och utdöda – som förföljde jorden, har alla varit köttätare eller allätare utom en, jordvargen, som mystiskt nog äter termiter.

Vad hände i historien om skräckinjagande hyenor som fick en grupp att ge upp rått kött och övergå till insekter?

Två fossila dödskallar av en 12 till 15 miljoner år gammal hyena som en gång levde i Gansu-provinsen i Kina kan kasta ljus över det mysteriet.

Enligt Jack Tseng, biträdande professor i integrativ biologi vid University of California, Berkeley, och curator vid University of California Museum of Paleontology, är jordvargen som lever idag i östra och södra Afrika, Proteles cristata, en anomali.

"Den (jordvargen) är verkligen ett ganska mystiskt djur," sa han. "De är hyenor, men de är egentligen de märkligaste av hyenor eftersom de inte gör vad andra hyenor gör, varken levande eller utdöda. Jordvargarna är termitspecialister, som inte kunde vara längre bort från de andra hyenorna m.t.t. deras förmåga att knäcka ben eller skära igenom kött. Så jordvargen har alltid varit ett riktigt nyfiket däggdjur som både ekologer och paleontologer har försökt lära sig mer om."

En specialist på benknäckande köttätare, Tseng har undersökt många fossiliserade hyenaben under sin karriär, men ingen har haft jordvargens unika egenskaper. Hyenor uppstod för cirka 22 miljoner år sedan, och jordvargen uppenbarligen dök upp för cirka 15 miljoner år sedan, baserat på en analys av deras genetiska divergens från de tre andra levande hyenarterna. Men de enda igenkännliga jordvargfossilen är från som mest 4 miljoner år sedan.

Därav hans intresse för de nya fossilerna från Kina, som fyller i vad som hittills var en lång "spöklinje" - en levande art med få fossila bevis för att koppla den till sina förfäder.

Skallarna – varav en är nästan komplett, inklusive den främre delen av underkäken – smugglades in i USA, men förvärvades lyckligtvis 2002 av samlaren och paleontologen Henry Galiano. Efter att ha bekräftat arrangemang för att repatriera skallarna till Kina, gick Tseng 2013 med på att gå med i en liten grupp andra paleontologer, inklusive experter från Institute of Vertebrate Paleontology and Paleoanthropology (IVPP) i Peking, för att analysera dem.

Fossiler mitt emellan hyenor och jordvargar

Tseng, vid den tiden postdoktor vid American Museum of Natural History i New York, arbetade med de fossila skallarna periodvis under de senaste åtta åren. Det som slog honom omedelbart var egenskaper som till synes halvvägs mellan de hos benknäckande hyenor och jordvargen. Särskilt skallskallarna hade en bred gom, som jordvargen, möjligen för att rymma en större, mer muskulös tunga för att slurpa upp termiter. Tänderna hade bredare mellanrum, också som jordvargen, vilket tyder på att Gansu-hyenan var på väg bort från en köttskärningsdiet.

Dessutom hade dess mellanöron rymliga, kupolformade kammare, eller bullae, som finns i djur, som vissa ökengnagare och jordvargar, som utvecklats för att öka hörselkänsligheten – kanske för att upptäcka surret från en termitkoloni.

"I förhållande till skallstorleken är bullorna mycket förstorade i Gansu-hyenan, jämfört med moderna hyenor", sa han.

I likhet med den bevarade jordvargen har fossilen också större ögonhålor för sin storlek än andra hyenor.

Även om forskargruppen inte hävdar att Gansu-hyenan, som den döper till Gansuyaena megalotis, var en direkt förfader till jordvargen, drar de slutsatsen att hyenan är det fossil som är närmast den levande jordvargen hittills, och visar tecken på att ha avvikit från ett kött -och-ben livsstil till något som är närmare insektsäten. Fossilets ålder stämmer också bra överens med den molekylära klockuppskattningen av jordvargens ursprung för cirka 15 miljoner år sedan.

"Med dessa fossiler kan vi verkligen börja komma till frågan," Hur har en annars mycket specialiserad härstamning för att äta kött en medlem, en konstig kusin, som började på den här helt andra vägen att bli en specialiserad insektsätare, en termitspecialist ?'" han sa. "Nu har vi startpunkten och slutpunkten, som är idag. Nästa steg är att ta reda på vad som hände under de mellanliggande 10 miljoner åren av denna härstamning."

Gråmarknadsfossiler

Tseng noterade svårigheten att korrekt analysera fossiler som grävdes ut av bönder och som inte kom med något av det lokala sammanhanget som vanligtvis fångas av paleontologer - i synnerhet det geologiska sammanhanget, vilket är avgörande för att tilldela en ålder. Gansuhyenans ålder och ursprungsort måste härledas från den röda stenen som fortfarande är fäst vid dess fossiliserade ben.

Medan många paleontologer – inklusive, i de flesta situationer, Tseng – vägrar att arbeta med sådana "gråmarknads"-exemplar, var Tseng villig att samarbeta med Galiano eftersom de hade samma mål:repatriering av fossilerna.

"Jag kände att vi behövde föra tillbaka detta till sitt ursprungsland, såväl som tillbaka till det vetenskapliga ögat," i samarbete med kinesiska forskare, sa han. "Min medförfattare, Zhan-Xiang Qiu från den kinesiska vetenskapsakademin, och jag kom överens om att samarbeta i detta projekt med förutsättningen att vi först studerar och publicerar, och sedan fysiskt lämna tillbaka exemplaren till Kina för förvaring i deras paleontologi för ryggradsdjur samlingar."

Tseng sa att kinesiska fossil har en lång historia som "drakben" som används i traditionell medicin och att i synnerhet i Gansu-provinsen har människor länge grävt i sina odlingsfält för att utvinna och sälja fossiler. Marknadens övergång från utövare av kinesisk medicin till fossilsamlare kan uppmuntra mer kommersiell utgrävning, vilket avsevärt kan minska fossilernas vetenskapliga värde, sade han.

"Paleontologer går på en fin linje när de arbetar med kommersiella samlare för att föra fossilerna till ett offentligt förtroende, till exempel ett forskningsinstitut eller ett museum, och i det här fallet tackade vissa vetenskapliga tidskrifter nej till publicering eftersom fossilerna var från den grå marknaden," han sa.

Det slutade med att gruppen publicerade i den tvåspråkiga tidskriften Vertebrata Palasiatica , som sponsras av IVPP i Beijing. Tidningen finns nu online, men publiceringen av det tryckta numret har försenats av ett coronavirusutbrott i Peking.

"Det finns fortfarande en hel del diskussion om att arbeta med fossiler på grå marknad eller amatörinsamlade fossiler i paleontologisamhället, särskilt bland ryggradsdjurspaleontologer, eftersom ryggradsdjursfossiler är få och långt mellan, jämfört med ryggradslösa djur eller växter," tillade Tseng. "Forskare har ibland avvisat samlare som har värdefulla exemplar som de är villiga att donera till museer på grund av förlusten av vetenskapligt sammanhang och inställningen att om du samarbetar med människor som inte är akademiskt utbildade, så är det på något sätt inte riktig vetenskap."