Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Der evolutionäre Ursprung unserer Zähne

18.10.2012
Bislang war umstritten, ob die frühesten Wirbeltiere, die Kiefer hatten, schon Zähne besaßen oder nicht. Nun hat ein international zusammengesetztes Forschungsteam gezeigt, dass der urzeitliche Fisch Compagopiscis bereits Zähne hatte.
Das deutet darauf hin, dass Zähne in der Evolution gemeinsam mit den Kiefern entstanden sind – oder zumindest kurz danach. Federführend bei dem Projekt waren Forscher der Universität Bristol, die entscheidenden Untersuchungen, die Einblicke in die Fossilien ermöglicht haben, sind an der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des Paul Scherrer Instituts in Villigen (Schweiz) durchgeführt worden. Die Forscher präsentieren ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Nature.

Ein schönes Lächeln braucht Kiefer und Zähne. Aber erst jetzt ist die evolutionäre Herkunft dieser Teile unserer Anatomie entdeckt worden. Möglich gemacht haben diese Entdeckung ein Teilchenbeschleuniger und ein längst ausgestorbener Fisch.

Alle heute lebenden Wirbeltiere – also solche mit einer Wirbelsäule –, die Kiefer haben, besitzen auch Zähne. Man hat aber lange Zeit angenommen, dass es frühe Wirbeltiere gab, die zwar schon Kiefer hatten, aber eben noch keine Zähne. Man stellte sich vor, dass sie ihre Beute mit kräftigen scherenartigen Kiefern fingen.

Virtueller Schnitt durch den Kiefer des Panzerfisches Compagopiscis zeigt eine Zahnreihe mit Dentin gefüllter Pulpahöhlen und Wachstumslinien, die eine Rekonstruktion der Entwicklung des Kiefers ermöglichen

Abbildung: Martin Rücklin, University of Bristol


Virtuelles Modell der Entwicklung von Zähnen und Kiefer des Panzerfisches Compagopiscis. Von links oben nach rechts oben sind aufeinanderfolgende Entwicklungsstadien von Zähnen in Zahnreihen und verbindendem Gewebe dargestellt.

Abbildung: Martin Rücklin, University of Bristol

Neueste Forschungen unter der Federführung der Universität Bristol, die heute im Fachjournal Nature veröffentlicht worden sind, zeigen, dass schon die frühesten kiefertragenden Wirbeltiere Zähne hatten. Das deutet darauf hin, dass Zähne in der Evolution gemeinsam mit den Kiefern entstanden sind – oder zumindest kurz danach.

Dazu haben Paläontologen der Universität Bristol, des Natural History Museum (London) und der Curtin University (Perth, Australien) gemeinsam mit Physikern des Paul Scherrer Instituts PSI die Kiefer des urzeitlichen Fisches Compagopiscis untersucht.

Das Team hat Versteinerungen von Compagopiscis mithilfe von hochenergetischem Röntgenlicht aus der Synchrotron Lichtquelle Schweiz des PSI untersucht und dabei Aufbau und Entwicklung von Zähnen und Kiefern sichtbar gemacht.

Der Erstautor des Nature-Artikels Martin Rücklin von der Universität Bristol sagt: „Wir konnten alle Strukturen innerhalb der knöchernen Kiefer sichtbar machen: Gewebe, Zellen, Wachstumslinien, was uns ermöglichte, die Entwicklung von Kiefern und Zähnen zu studieren. Wir haben dann Vergleiche mit der Embryonalentwicklung heutiger Wirbeltiere angestellt. So konnten wir zeigen, dass Panzerfische, zu denen der untersuchte Fisch gehört, Zähne hatten.“

Mitautor Philipp Donoghue von der Fakultät für Erdwissenschaften der Universität Bristol sagt: „Das sind eindeutige Beweise, dass diese frühen kiefertragenden Wirbeltiere Zähne besassen. Diese Ergebnisse entscheiden die Debatte über den Ursprung von Zähnen.“

Mitautorin Zerina Johanson vom Natural History Museum sagt: „Diese wunderbar erhaltenen Fossilien aus Australien bergen viele Geheimnisse über unsere evolutionäre Herkunft, aber ihre Erforschung musste auf ein zerstörungsfreies Verfahren warten, wie wir es hier verwendet haben. Ohne die Zusammenarbeit zwischen Paläontologen und Physikern würde unsere Evolutionsgeschichte immer noch in Stein verborgen sein.“

Marco Stampanoni, Leiter der Synchrotrontomografiegruppe am Paul Scherrer Institut und Professor am Institut für Biomedizinische Technik der ETH Zürich sagt: „Wir haben zerstörungsfrei dreidimensionale Mikroskopbilder der untersuchten Objekte erzeugt.

Dabei haben wir Synchrotronlicht aus der Synchrotron Lichtquelle Schweiz, einer sehr starken Röntgenlichtquelle genutzt. Dieses Verfahren erlaubt uns, ein perfektes digitales Modell des Fossils und detaillierte Einblicke in sein Inneres zu gewinnen – ohne das Fossil zu zerstören. Normalerweise liefert unsere Methode hochaufgelöste Bilder sehr kleiner Proben. Für dieses Experiment haben wir den Experimentieraufbau und die Rekonstruktionsalgorithmen modifiziert, um das Sichtfeld zu vergrössern, ohne aber die Auflösung zu verschlechtern.“

Die Arbeit wurde finanziert vom Siebten EU-Forschungsrahmenprogramm (EU Framework Programme 7), dem britischen Rat für Umweltforschung (Natural Environment Research Council) und vom Paul Scherrer Institut.

Text auf Grundlage einer Meldung der Pressestelle der Universität Bristol

Über das PSI
Das Paul Scherrer Institut entwickelt, baut und betreibt grosse und komplexe Forschungsanlagen und stellt sie der nationalen und internationalen Forschungsgemeinde zur Verfügung. Eigene Forschungsschwerpunkte sind Materie und Material, Mensch und Gesundheit, sowie Energie und Umwelt. Mit 1500 Mitarbeitenden und einem Jahresbudget von rund 300 Mio. CHF ist es das grösste Forschungsinstitut der Schweiz.


Kontakt/Ansprechpartner:

Dr Martin Rücklin, School of Earth Sciences, University of Bristol, Bristol, Grossbritannien
Tel.: 0044 117 3315219; E-Mail: M.Ruecklin@bristol.ac.uk [Deutsch, Englisch]

Prof. Philip Donoghue, School of Earth Sciences, Bristol, Grossbritannien
E-Mail: Phil.Donoghue@bristol.ac.uk; Telefon: 0044 117 954 5440 [Englisch]
Prof. Marco Stampanoni, Labor für Makromoleküle und Bioimaging am Paul Scherrer Institut und Institut für Biomedizinische Technik der Universität und ETH Zürich, 5232 Villigen PSI, Schweiz
Telefon: 0041 (0)56 310 4724; E-Mail: marco.stampanoni@psi.ch [Deutsch, Englisch, Italienisch, Französisch]

Dr. Federica Marone, Labor für Makromoleküle und Bioimaging, Paul Scherrer Institut, , 5232 Villigen PSI, Schweiz
Telefon: 0041 (0)56 310 5318; E-Mail: federica.marone@psi.ch [Deutsch, Englisch, Italienisch, Französisch]

Originalveröffentlichung:
Development of teeth and jaws in the earliest jawed vertebrates
Martin Rücklin, Philip C. J. Donoghue, Zerina Johanson, Kate Trinajstic, Federica Marone, Marco Stampanoni

Nature, Advance Online Publication 17 October 2012; DOI: http://dx.doi.org/10.1038/nature11555

Dagmar Baroke | Paul Scherrer Institut (PSI)
Weitere Informationen:
http://psi.ch/dp3c

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Geowissenschaften:

nachricht Einblicke unter die Oberfläche des Mars
21.07.2017 | Jacobs University Bremen gGmbH

nachricht Tauender Permafrost setzt altes Treibhausgas frei
19.07.2017 | Helmholtz-Zentrum Potsdam - Deutsches GeoForschungsZentrum GFZ

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Geowissenschaften >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Einblicke unter die Oberfläche des Mars

Die Region erstreckt sich über gut 1000 Kilometer entlang des Äquators des Mars. Sie heißt Medusae Fossae Formation und über ihren Ursprung ist bislang wenig bekannt. Der Geologe Prof. Dr. Angelo Pio Rossi von der Jacobs University hat gemeinsam mit Dr. Roberto Orosei vom Nationalen Italienischen Institut für Astrophysik in Bologna und weiteren Wissenschaftlern einen Teilbereich dieses Gebietes, genannt Lucus Planum, näher unter die Lupe genommen – mithilfe von Radarfernerkundung.

Wie bei einem Röntgenbild dringen die Strahlen einige Kilometer tief in die Oberfläche des Planeten ein und liefern Informationen über die Struktur, die...

Im Focus: Molekulares Lego

Sie können ihre Farbe wechseln, ihren Spin verändern oder von fest zu flüssig wechseln: Eine bestimmte Klasse von Polymeren besitzt faszinierende Eigenschaften. Wie sie das schaffen, haben Forscher der Uni Würzburg untersucht.

Bei dieser Arbeit handele es sich um ein „Hot Paper“, das interessante und wichtige Aspekte einer neuen Polymerklasse behandelt, die aufgrund ihrer Vielfalt an...

Im Focus: Das Universum in einem Kristall

Dresdener Forscher haben in Zusammenarbeit mit einem internationalen Forscherteam einen unerwarteten experimentellen Zugang zu einem Problem der Allgemeinen Realitätstheorie gefunden. Im Fachmagazin Nature berichten sie, dass es ihnen in neuartigen Materialien und mit Hilfe von thermoelektrischen Messungen gelungen ist, die Schwerkraft-Quantenanomalie nachzuweisen. Erstmals konnten so Quantenanomalien in simulierten Schwerfeldern an einem realen Kristall untersucht werden.

In der Physik spielen Messgrößen wie Energie, Impuls oder elektrische Ladung, welche ihre Erscheinungsform zwar ändern können, aber niemals verloren gehen oder...

Im Focus: Manipulation des Elektronenspins ohne Informationsverlust

Physiker haben eine neue Technik entwickelt, um auf einem Chip den Elektronenspin mit elektrischen Spannungen zu steuern. Mit der neu entwickelten Methode kann der Zerfall des Spins unterdrückt, die enthaltene Information erhalten und über vergleichsweise grosse Distanzen übermittelt werden. Das zeigt ein Team des Departement Physik der Universität Basel und des Swiss Nanoscience Instituts in einer Veröffentlichung in Physical Review X.

Seit einigen Jahren wird weltweit untersucht, wie sich der Spin des Elektrons zur Speicherung und Übertragung von Information nutzen lässt. Der Spin jedes...

Im Focus: Manipulating Electron Spins Without Loss of Information

Physicists have developed a new technique that uses electrical voltages to control the electron spin on a chip. The newly-developed method provides protection from spin decay, meaning that the contained information can be maintained and transmitted over comparatively large distances, as has been demonstrated by a team from the University of Basel’s Department of Physics and the Swiss Nanoscience Institute. The results have been published in Physical Review X.

For several years, researchers have been trying to use the spin of an electron to store and transmit information. The spin of each electron is always coupled...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungen

Den Nachhaltigkeitskreis schließen: Lebensmittelschutz durch biobasierte Materialien

21.07.2017 | Veranstaltungen

Operatortheorie im Fokus

20.07.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Einblicke unter die Oberfläche des Mars

21.07.2017 | Geowissenschaften

Wegbereiter für Vitamin A in Reis

21.07.2017 | Biowissenschaften Chemie

Den Geheimnissen der Schwarzen Löcher auf der Spur

21.07.2017 | Veranstaltungsnachrichten