Stokoud centenbakkie

Waar denk je aan bij het woord 'gewervelden'? Misschien aan onszelf, mensen, of aan andere diersoorten van nu, zoals honden of zebra’s. Je kunt ook denken aan de eigenschappen die ze delen, zoals een wervelkolom. Maar dacht je ook aan hoe gewervelde dieren zijn ontstaan, of hoe bepalende kenmerken zoals hun kaken, tanden of ledematen zijn geëvolueerd? 

Nieuwe fossielen van een vis met een lange, ver uitstekende onderkaak, Alienacanthus, lijken erop te duiden dat de kaken snel na hun ontstaan allerlei verschillende vormen kregen. Alienacanthus maakt deel uit van een groep vissen die de 'placodermen' worden genoemd en waartoe enkele van de eerste kaakdieren behoren. De placodermen zien eruit als gepantserde vissen in allerlei vormen en maten. Ze zijn een onmisbare schakel om te begrijpen hoe gewervelde dieren en hun kenmerken zijn geëvolueerd, en dan met name de kaken en tanden. Aan de kaken en tanden van de placodermen is te zien hoe en wat sommige van deze op vissen lijkende voorouders van ons aten. 

Vreemde stekel

Alienacanthus leefde ongeveer 365 miljoen jaar geleden in de zee tussen het huidige Polen en Marokko. In 1954 ontdekte ene Julian Kulczycki er voor het eerst een fossiel van, in het Heilig Kruisgebergte in Polen. Kulczycki had slechts twee lange, dunne botten gevonden en dacht dat het vreemde, buitenaards uitziende, stekels van een vis waren. Daarom noemde hij de soort Alienacanthus ('vreemde stekel'). Eind jaren 1990 en begin jaren 2000 vond ons team enkele Marokkaanse exemplaren met hetzelfde skeletonderdeel in de collecties van het Muséum national d’Histoire naturelle in Parijs, en een paar jaar geleden kwamen anderen uit het team meer exemplaren uit Polen en Marokko tegen. Aan deze fossielen samen was te zien dat het om een placoderm ging, uniek in zijn soort onder de gewervelden. Alienacanthus had een massieve, ronde kop, grote ogen en de grootste verrassing... de 'stekels' bleken onderkaken te zijn! Ze strekten zich uit tot ver voorbij de plaats waar de bek dichtging, in tegenstelling tot de bovenkaken die een normale lengte hadden. Hun tanden waren scherp en iets naar achteren gebogen, om levende prooien te vangen, en ze staken uit tot voorbij de plaats waar de bek dichtging.

Zeldzame onderkaak

De verlengde onderkaak van Alienacanthus, twee keer zo lang als zijn schedel, is uniek onder de placodermen en extreem zeldzaam bij andere levende en fossiele groepen. De meeste dieren hebben een verlengde bovenkaak, zoals bij de zwaardvis, of zowel een verlengde boven- als onderkaak, zoals bij de meeste ichthyosauriërs en de gavialen. Slechts één nu levende soort, een kleine vis met de naam halfsnavelbek, heeft een verlengde onderkaak. De halfsnavelbek is maar vijf tot tien centimeter lang, terwijl alleen al de kop en kaken van Alienacanthus een lengte hebben van tachtig centimeter. 

Voor zo’n lange kaak moest de anatomie van de schedel, met name de andere onderdelen van de bek, opmerkelijke veranderingen ondergaan. Zo veranderden de bovenkaken zodat ze zich beter konden aanpassen aan de beweging met de onderkaak. De vorm van de bek is anders dan bij andere placodermen. De voorkant van hun bek was afgerond, terwijl die van Alienacanthus puntig was. 

Veelvormige vissen

Alienacanthus en zijn verwanten leefden in een periode in de geschiedenis van de aarde die het Devoon wordt genoemd, oftewel het tijdperk van de vissen. In deze periode werden de oceanen bevolkt door vele groepen vissen, waaronder haaien, beenvissen, kaakloze vissen en placodermen, met velerlei vormen van lichaam, kop en kaken. Met zijn unieke uiterlijk vormt Alienacanthus een extreem voorbeeld van die grote diversiteit. Tijdens dit tijdperk van de vissen evolueerden complexere kaken, wat een diversificatie van de eet- en jachtmethoden opleverde. De oudste placodermen gaven de voorkeur aan een snelsluitende bek om vis te eten. Later gingen sommige placodermen harde prooien eten en anderen filterden hun voedsel mogelijk uit het water. Alienacanthus gebruikte zijn scherpe tanden om levende prooien te vangen en vast te houden, waarbij hij zijn langwerpige kaak mogelijk gebruikte om zijn toekomstige maaltijd in de war te brengen of te verwonden zoals ook het geval is bij zwaardvissen en sommige ichthyosauriërs. 

Hoe verder we teruggaan in de tijd, hoe anders de continenten op aarde eruitzagen. Tijdens het Laat-Devoon, toen Alienacanthus leefde, lag Polen aan de noordoostkust en Marokko aan de zuidkust aan een uitgestrekte oceaan. De aanwezigheid van dezelfde soort aan beide kanten laat zien dat er op dat moment migratie plaatsvond in die oceaan, ondanks schommelingen van het zeeniveau. 

Meer informatie

• Het artikel: Extreme lower jaw elongation in a placoderm reflects high disparity and modularity in early vertebrate evolution.

Tekst: Melina Jobbins, Universität Zürich en Naturalis Biodiversity Center
Beeld: Jobbins et al. (leadfoto: schedel van Alienacanthus); Christian Klug, Universität Zürich; Daiju Azuma