Onze oudste voorouders met kaken ontdekt: visjes die op de bodem schuilden voor zeeschorpioenen

Eigenlijk bent u een landvis. Nee, dat is niet bedoeld als belediging. De vissen die honderden miljoenen jaren geleden het land op kropen, zijn nou eenmaal de voorouders van alle gewervelden op het land, van amfibieën tot zoogdieren.

Vissen zijn zo bezien een behoorlijk succesnummer. Maar vinnen verruilen voor poten en kieuwen voor longen waren niet de enige cruciale ontwikkelingen die ze hiervoor doormaakten. Ze hadden het waarschijnlijk nooit zo ver geschopt als ze een handigheidje misten waar we nog elke dag van profiteren: kaken. Die boden een scala aan nieuwe mogelijkheden, van het kraken van schelpen tot letterlijk van je af kunnen bijten.

Het begrip over de begindagen van de kaak is in een klap enorm toegenomen dankzij een spectaculaire fossielenvondst in China, waarover onlangs vier studies in het wetenschappelijke tijdschrift Nature verschenen. De fossielen bevatten de oudste complete vissen met kaken ooit ontdekt.

Zeeschorpioenen van meer dan een meter

Het gaat om vissen die bijna 440 miljoen jaar geleden leefden, in een tijd die geologen het Siluur noemen. Op land hadden kriebelbeestjes als duizendpoten en spinachtigen het rijk alleen. In zee stonden geen haaien en orka’s boven aan de voedselketen, maar zeeschorpioenen van meer dan een meter. Verreweg de meeste vissen moesten het zonder kaken stellen, veel hiervan waren voorzien van imposante bepantsering van uitwendig bot.

Dat er ook vissen met kaken rondzwommen, dachten onderzoekers al wel, maar het ontbrak aan goed bewaarde fossielen. Daar brengt de Chinese schatkamer verandering in: deze fossielen zijn ruim 10 miljoen jaar ouder dan de oudste complete exemplaren tot dusverre. Een gesteentelaag van nog eens 3 miljoen jaar ouder bevatte daarnaast het oudste stuk vissengebit ooit, een aanwijzing voor nóg oudere kaken.

Tussen de zeker tien gevonden vissensoorten met kaken zit een plat visje met een gepantserde kop waar twee haken uitsteken. Waarschijnlijk leefde het op de bodem, schuilend voor de scherpe scharen van zeeschorpioenen. Een andere is een verre voorouder van haaien, met een laag pantser op zijn kop en nek.

De kwaliteit van de fossielen is uitzonderlijk en hun betekenis groot, jubelt Martin Rücklin, paleontoloog bij Naturalis en niet bij de publicaties betrokken. Dat er zoveel soorten bij elkaar zijn gevonden, duidt erop dat vissen met kaken behoorlijk divers waren. Hun ontwikkeling moet dus al een flinke tijd aan de gang zijn geweest. Dit bevestigt dat hun oorsprong waarschijnlijk ergens tussen de 485- en 450 miljoen jaar geleden lag, een periode waarin het zeeleven in een uitzonderlijk tempo nieuwe vormen aannam.

Rücklin vindt het opvallend dat de visjes slechts enkele centimeters zijn. ‘Het begint erop te lijken dat gewervelden met kaken lange tijd klein waren en maar beperkt over de wereld waren verspreid’, zegt hij. Dat kan verklaren waarom er uit deze tijd zo weinig overblijfselen van vissen met kaken zijn gevonden, terwijl ze klaarblijkelijk al miljoenen jaren rondzwommen.

Haaienvoorouder met een pantser

Ondertussen brokkelt het aloude idee af dat de oervorm van vissen met kaken op een hedendaagse haai leek. ‘Dat is mij bij biologie nog geleerd’, zegt Rücklin. De afgelopen jaren stapelden de aanwijzingen zich op dat hier weinig van klopt en dat deze voorvaderen bijvoorbeeld gepantserd waren. Dat nu een haaienvoorouder met pantser is gevonden, bevestigt dit.

Ook op andere vlakken biedt de unieke Chinese vondst inzichten over het diepe evolutionaire verleden. Armen en benen zijn uiteindelijk aangepaste vissenvinnen, maar hoe zijn die vinnen ontstaan? Mogelijk zit het antwoord in twee richelvormige uitstulpingen die over het hele lichaam van een gevonden kaakloze vissensoort lopen. Deze soort was waarschijnlijk nauw verwant aan de allereerste vissen met kaken, wat betekent dat ook onze voorouders mogelijk dergelijke richels hadden.

Deze uitstulpingen vergemakkelijkten waarschijnlijk het zwemmen, doordat ze de vis omhoogstuwden wanneer die door het water gleed, bleek uit simulaties. Ze zouden zich vervolgens hebben ontwikkeld tot twee paar losse vinnen, aan de voor- en achterzijde, is het idee. Interessant, vindt Rücklin, ‘maar dit is wel de meest speculatieve van de studies’. Veel blijft onduidelijk, zoals hoe het skelet van de vinnen dan is ontstaan. Het is niet het enige onopgeloste raadsel. Waarom leefden vissen met kaken bijvoorbeeld miljoenen jaren lang in de luwte van de kaaklozen, om vervolgens de oceanen te domineren?

Rücklin en zijn onderzoeksgroep zijn na de publicaties begonnen met het nader besturen van enkele Chinese fossielen. In november haalde hij overblijfselen van plaatjes schouderbepantsering door een verfijnde röntgenscanner, om te zien in hoeverre de groei hiervan verschilde met die van hedendaagse vissenschubben. Zelfs de holten waar bloedvaten doorheen liepen zijn al die tijd bewaard gebleven.

Maar hoeveel detail hedendaagse scanners ook kunnen blootleggen: de meeste nieuwe inzichten verwacht de paleontoloog van de ontdekking van meer visfossielen, als het even kan nóg oudere. ‘We weten dat er in China en Vietnam oudere lagen zitten uit hetzelfde gesteentepakket, die zulke fossielen kunnen bevatten. Deze vondst laat zien hoeveel er nog in het veld te halen is.’