Study of 385-million-year-old shark suggests humans and sharks shared common ancestor 440 million years ago

January 4, 2018 by Bob Yirka, Phys.org report

Credit: CC0 Public Domain

A team of researchers with the University of Chicago, University College Dublin and Cambridge University studying a 385-million-year-old shark fossil has found evidence that suggests humans and sharks shared a common ancestor approximately 440 million years ago. 

The researchers were studying a shark specimen found in Germany back in 2001. At the time, it was believed the shark was toothless, and for that reason, scientists gave it the name Gladbachus adentatus. In this new effort, the researchers conducted a much more thorough study of the remains, and in so doing, discovered that it represented a transitional species between acanthodians and chondrichthyes. This bit of evidence offered a better picture of a time period for which there are few fossil records. It suggests a new estimate for the time during which humans and sharks shared a common ancestor—approximately 440 million years ago.

The specimen is the only one of its kind ever found—that of a shark that lived approximately 385 million years ago, during a time period known as the Devonian, which lasted from 416 million to 358 million years ago. The remains consisted of three sections, all compressed flat in resin. The resin casing preserved much of the endoskeleton, which allowed the team to collect tissue samples. Also preserved were teeth, a cranium, cartilage and gill details. The team studied all of the parts using CT scans, which gave them a more complete picture of what the creature once looked like. The researchers note that the body of the specimen looked like a sheet of scales, and that the bones in its head were very coarse.

The researchers also note that even as study of the specimen has clarified some of the evolutionary history of sharks, it has also complicated understanding of their lineage—they found evidence suggesting that shark evolution has many branches, several of which appear to have converged, leading to characteristics found in modern sharks such as a long throat and multiple gill slits. Their study also confirmed that G. adentatus actually had an abundance of teeth, both small and large.

Explore further: Fossil ancestor shows sharks have a bony past

 

More information: Michael I. Coates et al. An early chondrichthyan and the evolutionary assembly of a shark body plan, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences (2018). DOI: 10.1098/rspb.2017.2418

Abstract
 
Although relationships among the major groups of living gnathostomes are well established, the relatedness of early jawed vertebrates to modern clades is intensely debated. Here, we provide a new description of Gladbachus, a Middle Devonian (Givetian approx. 385-million-year-old) stem chondrichthyan from Germany, and one of the very few early chondrichthyans in which substantial portions of the endoskeleton are preserved. Tomographic and histological techniques reveal new details of the gill skeleton, hyoid arch and jaws, neurocranium, cartilage, scales and teeth.

Despite many features resembling placoderm or osteichthyan conditions, phylogenetic analysis confirms Gladbachus as a stem chondrichthyan and corroborates hypotheses that all acanthodians are stem chondrichthyans. The unfamiliar character combination displayed by Gladbachus, alongside conditions observed in acanthodians, implies that pre-Devonian stem chondrichthyans are severely under-sampled and strongly supports indications from isolated scales that the gnathostome crown group originated at the latest by the early Silurian (approx. 440 Ma). Moreover, phylogenetic results highlight the likely convergent evolution of conventional chondrichthyan conditions among earliest members of this primary gnathostome division, while skeletal morphology points towards the likely suspension feeding habits of Gladbachus, suggesting a functional origin of the gill slit condition characteristic of the vast majority of living and fossil chondrichthyans.

Journal reference: Proceedings of the Royal Society B

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© 2018 Phys.org

A tênia e o tubarão

Fezes fossilizadas de peixe de 270 milhões de anos encontradas no Rio Grande do Sul carregam ovos do verme 

MARCOS PIVETTA | Edição 205 - Março de 2013

© PAULA C. DENTZIEN-DIAS

Fezes fossilizadas de tubarão (à esq.) e detalhes dos ovos de tênia que estavam no interior do coprólito. Na última imagem, uma larva do verme parece estar dentro do ovo.

Vestígios fósseis de um tubarão de água doce que viveu há 270 milhões de anos na área do atual município gaúcho de São Gabriel, 320 quilômetros a oeste de Porto Alegre, podem ser o registro mais antigo de infestação de um vertebrado por uma forma de tênia ou solitária. Um conjunto de 93 micro- estruturas de formato ovalado foi encontrado no interior de um coprólito (fezes petrificadas) do peixe e interpretado como ovos do parasita intestinal. A maioria dos ovos estava tomada por pirita, um dissulfeto de ferro apelidado de ouro de tolo, e parecia ter sido preservada antes de o verme ter tido a chance de rompê-los. Um deles se destacou dos demais. “Esse ovo contém provavelmente uma larva do parasita em desenvolvimento”, afirma a paleontóloga Paula C. Dentzien-Dias, da Universidade Federal do Rio Grande (Furg), principal responsável pela descoberta. A análise do conteúdo do raro coprólito, resgatado em rochas do período Permiano da formação geológica Rio do Rasto, foi publicada em 30 de janeiro na revista científica PLoS One.

Os vermes estavam escondidos dentro de um excremento de formato espiralado, uma marca registrada dos dejetos de tubarões, que media 5 centímetros de comprimento por 2 de diâmetro. O coprólito foi “fatiado” longitudinalmente para a obtenção de uma lâmina delgada, própria para a observação em microscópio óptico. O objetivo era buscar, no interior das fezes, fragmentos orgânicos que indicassem a dieta dos animais. Várias lâminas desse coprólito, e também de mais 13 obtidos na região, revelaram a presença de escamas e dentes de outros peixes. Uma delas, no entanto, apresentou uma grande surpresa: a presença de quase uma centena de diminutas estruturas ovais em seu interior.

Inicialmente os pesquisadores levantaram a hipótese de que poderia ser alguma estrutura de origem inorgânica, gerada durante o processo de fossilização. Mas uma observação mais detalhada da lâmina levou-os a outra conclusão. Tratava-se de uma série de ovos de tênia, quase sempre com as mesmas dimensões: 145–155 micrômetros de comprimento e 88–100 micrômetros de largura. A presença de pirita no coprólito é um indicativo de que o material foi exposto a condições com pouco ou nenhum oxigênio, favoráveis à preservação de fósseis. É sabido que esse mineral se forma apenas na ausência desse gás.

Por ter sido identificada em fezes fossilizadas de um peixe de água doce, essa antiga forma de solitária sugere que os primeiros hábitats desse verme eram dominados por lagos e rios. Seus primeiros hospedeiros teriam sido animais aquáticos, como os paleotubarões de São Gabriel. “Os novos ovos fósseis de tênia mostram que esses parasitas existiam há pelo menos 270 milhões de anos, mas eles devem ter surgido muito antes disso. O problema é achar vestígios preservados desses vermes”, diz Paula.

© DANIEL DAS NEVES 

Em São Gabriel foram encontradas mais de 500 fezes fossilizadas de animais.

Hoje diferentes espécies de tênia podem ser encontradas em muitos animais, como suínos, bovinos e peixes. Se infestados pelo verme, alimentos mal lavados e carnes malpassadas podem transmitir ao homem duas doenças, a teníase e a cisticercose – em casos mais graves, a segunda pode ser fatal. Embora não tenha sido possível precisar a espécie de tênia que parece ter infestado o antigo tubarão, os vestígios do parasita guardam alguma semelhança com os ovos produzidos por vermes da ordem Tetraphyllidea. Cerca de 540 espécies de parasitas dessa ordem podem ser encontrados atualmente no intestino de tubarões.

Dotada de rochas sedimentares do Permiano Médio e Superior (270-250 milhões de anos atrás), a região de São Gabriel é rica em fósseis de vertebrados, invertebrados e plantas. Nesse solo composto de arenitos, siltitos e argilitos, condições especiais ao longo de milhões de anos permitiram a preservação das fezes fossilizadas, um tipo de vestígio orgânico do passado que tende a ser apagado pela ação do ambiente. Uma dose de sorte e olhos treinados para diferenciar uma simples rocha de um excremento petrificado foram essenciais para localizar o achado.

Coprolândia

Numa expedição de campo em 2010, Paula e outros paleontólogos gaúchos descobriram uma área de 100 metros de comprimento por 30 metros de largura – um pouco menor do que um campo oficial de futebol – com uma concentração de mais de 500 coprólitos, a maioria de tubarões. Alguns estavam enterrados no solo, outros tinham aflorado à superfície. O tamanho dos dejetos variava de 0,6 a 11 centímetros de comprimento. “Eram tantos coprólitos que até tropeçavam neles”, afirma, em tom de brincadeira, o paleontólogo Cesar Schultz, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), que não participou da expedição, mas é o coordenador do projeto de pesquisa, financiado pelo CNPq, e um dos autores do artigo científico. A pequena área repleta de fezes fossilizadas foi apelidada de Coprolândia.

A estranha concentração de coprólitos produzidos por peixes de água doce indica que havia ali uma lagoa aproximadamente 270 milhões de anos atrás. Mas como essa enorme quantidade de dejetos orgânicos foi parar, e se preservar, num canto desse extinto corpo d’agua, criando até a ilusão de que poderia ter existido um lugar predileto para os animais fazerem suas necessidades? Os pesquisadores acreditam que ocorreu um súbito período de intensa seca na região durante o Permiano e boa parte da antiga lagoa se evaporou rapidamente. Para não morrer, os animais tiveram de se aglomerar nos locais em que ainda havia água. Tal movimentação provocaria naturalmente uma concentração de fezes no reduto em que os peixes teriam sido confinados. “Achamos que a seca foi temporária e não chegou a causar a morte dos peixes”, comenta Schultz. “Não encontramos ossos fossilizados de animais ao lado dos coprólitos.”
Do meio milhar de excrementos petrificados resgatados em São Gabriel, 14 já foram analisados. O coprólito com ovos de tênia é, por ora, o que produziu dados mais excitantes, mas pode haver outras descobertas a serem feitas nos dejetos, impressões orgânicas do passado remoto. 

Artigo científico

Dentzien-Dias, P.C. et al. Tapeworm eggs In a 270 million-year-old shark coprolite. PLoS One. 30 Jan. 2013.