最早的古生代顎是最成功的

脊椎動物進化的一個重要突破是頜骨的出現(xiàn)，以及與之相關的咬合和咀嚼能力。在一項新的研究中，古生物學家已經弄清楚了骨骼這一重要部分的起源及其發(fā)展的第一階段。

Dunkleosteus 是一種巨大的捕食者，有強大的下顎，但沒有牙齒

幾乎所有現(xiàn)代脊椎動物——無論是哺乳動物、鳥類、爬行動物、兩棲動物、軟骨魚還是硬骨魚——都有下顎，這是咬和咀嚼所必需的。然而，七鰓鰻和其他最原始的現(xiàn)代脊椎動物沒有頜骨。

起初，沒有人有下顎——在這方面最古老的脊椎動物類似于原始的七鰓鰻。這些沒有頜骨的構造并不太先進，例如，缺乏髓鞘是神經組織中快速傳導沖動所必需的。

同時，第一批脊椎動物有鰓，因此它們可以在水下呼吸。反過來，這些都配備了骨骼支撐 - 鰓弓。正是這些骨頭在某些時候能夠改變它們的功能并成為第一塊下巴的基礎。

“頜骨是有顎動物（即有頜動物）身體的一個極其重要的部分，”布里斯托大學（英國）的博士生、這項新研究的作者之一威廉·迪肯說。“它們不僅分布廣泛：幾乎每個人都有下巴，而且總是用于相同的目的——捕獲和加工食物。這不能說，例如，前肢或后肢和尾巴，它們可能有非常不同的目的。

因此，威廉認為頜骨是進化研究中極其有價值的對象。事實上，不同脊椎動物頭骨的這一部分可以使用嚴格定義和通用的參數(shù)來表征，因此可以進行客觀比較。

第一批脊椎動物類似于現(xiàn)代七鰓鰻，沒有下顎 / © Rainmaker1973

為了解決這個問題， 《科學進展》雜志上一篇新文章的作者檢查了 121 種古代脊椎動物，為每種脊椎動物描述了 45 種不同的頜骨參數(shù)。這主要是關于所謂的盾皮魚或裝甲魚——即在古生代志留紀和泥盆紀末期生活在海洋中的魚。很快，盾皮蟲就完全消失了。值得注意的是，盡管外表相似，但這些動物不能被稱為“真正的”魚的親戚——我們同時代的魚。

所考慮的物種包括著名的鄧氏魚 ( Dunkleosteus )，其令人印象深刻的下顎可以壓碎最強壯的骨頭。盡管沒有牙齒，但這卻被骨頭的鋒利邊緣所取代。

該研究的作者應用了復雜的數(shù)學模型和數(shù)據(jù)分析來突出顎裝置的最重要的進化參數(shù)。他們甚至創(chuàng)建了一大組“假設的頜骨”模型，并建立了一個形態(tài)特征空間，他們用它定量描述和比較了所有這些多樣性。

古生物學家得出的結論是，最古老的頜骨非常適合快速撞擊并具有很高的強度。因此，它們的主人是掠食者。奇怪的是，最成功的設計是最古老的。未來，隨著越來越多的新系統(tǒng)群的出現(xiàn)，顎器發(fā)生了迅速的變化，有時甚至失去了最佳結構。

此外，脊椎動物的進化差異給它們提供了一個選擇：動物必須“更喜歡”強壯或快速猛擊的下巴。隨后，這種困境影響了許多脊椎動物的進化發(fā)展。