Konodonty to jedne z pierwszych kręgowców, które zamieszkiwały wody dawnych oceanów prawie 500 mln lat temu. Ich zęby są najczęściej badanymi elementami kopalnymi. Badania nad szkieletami konodontów, w które zaangażowana była doktorantka z UW, pozwalają poznać tryb ich życia oraz miejsce, jakie zajmowały w najstarszych na Ziemi łańcuchach pokarmowych.

Badania prowadzone były przez Isabellę Leonhard, doktorantkę Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego, we współpracy z naukowcami z Uniwersytetu w Utrechcie, Muzeum Historii Naturalnej Uniwersytetu Oksfordzkiego i amerykańskiej agencji naukowo-badawczej U.S. Geological Survey.

Konodonty w dużej liczbie zamieszkiwały wody dawnych oceanów. Doskonale dawały sobie radę w zróżnicowanym środowisku morskim.

– Ich kształt i budowa są bardzo zróżnicowane, trudno więc uwierzyć, że należą do tej samej grupy. Jednak to dzięki konodontom paleontolodzy mają możliwość zbadania nie tylko dawnych systemów oceanicznych i klimatycznych, ale także wczesnych łańcuchów pokarmowych. Mikroskopijne zęby konodontów to doskonały materiał do poznania ich zwyczajów żywieniowych i trybu życia – mówi Isabella Leonhard.

Zespół zajmował się najprostszymi i najbardziej prymitywnymi formami konodontów, przyjmującymi kształt stożka bądź igły. W badaniach wykorzystano promieniowanie synchrotronowe, skaningowy mikroskop elektronowy o wysokiej rozdzielczości i analizę chemiczną.

Życie zapisane w szkielecie

Konodonty, spośród wszystkich kręgowców, były pierwszymi istotami wytwarzającymi elementy szkieletowe w formie stwardniałych tkanek przesyconych substancjami mineralnymi. Dla badaczy zapis kopalny w postaci elementów szkieletowych, jak kości czy zęby, jest znacznie bardziej czytelny w porównaniu z zapisem w tkankach miękkich (mięśnie, skóra).

– Powstanie pierwszych elementów szkieletowych ułatwia nam zrozumienie, skąd my, jako przedstawiciele kręgowców, pochodzimy. Chociaż konodonty opanowały ówczesne oceany, jedyne, co po sobie pozostawiły, to mikroskopijne zęby swoim składem zbliżone do składu ludzkiego szkliwa – wyjaśnia doktorantka. 

Prowadzone badania miały odpowiedzieć na pytanie, czy pojawienie się struktur zębokształtnych doprowadziło do powstania drapieżników. Zęby konodontów wykazują wysoce zróżnicowane kształty: od prostej formy stożkowatej po wieloplatformową formę o złożonej morfologii, co wskazuje na różne zwyczaje żywieniowe. 

Szkliwo zębów jak słoje drzewa

Badania przekrojowe mikroskopijnych zębów konodontów umożliwiły wgląd w codzienne życie organizmów, które istniały prawie 500 milionów lat temu.

– Zęby konodontów różnią się tym od zębów innych kręgowców, że rosły przez całe życie zwierzęcia. Tworzyły one coraz nowsze warstwy szkliwa na warstwach już istniejących, przypominając strukturę słojów drzewa, gdzie każdy słój zapisuje poszczególny okres życia – tłumaczy Isabella Leonhard.

Zaawansowane formy konodontów, odżywiające się jak drapieżniki, posiadały zęby, których powierzchnia była zwykle starta i zniszczona przez przeżuwanie zdobyczy, którą upolowały. Najbardziej prymitywne formy konodontów nie wykazały takich śladów zniszczenia zębów.

– Struktury zębokształtne ewoluowały przed wykształceniem się zachowań charakterystycznych dla drapieżnika, co może być wytłumaczone przez warunki środowiskowe, np. najstarsze konodonty kryły się w odmętach oceanów, gdzie nie stwierdzono żadnej obecności większych drapieżników. Gdy w erze paleozoicznej pojawiły się tam drapieżniki, konodonty były zmuszone zaadaptować się do ekosystemu, w którym musiały stawić czoła większemu i agresywnemu konkurentowi – podsumowuje doktorantka. 

Wyniki przeprowadzonych badań pokazują, iż mimo że najwcześniejsze formy konodontów wykształciły stwardniałe elementy szkieletowe, to daleko im było do nazwania ich drapieżnikami. Różniły się od form zaawansowanych, który wykształciły już ostre tnące narządy i odżywiały się jak drapieżniki i/lub padlinożercy. Badania wskazują, że zęby zawierające w swoim składzie substancje mineralne niejako wyprzedziły swoją budową rolę, jaką pełniły w miażdżeniu i mieleniu twardego pokarmu.