Forskarna studerade ett antal fossila pansarhajar eller ”placodermer” – en utdöd grupp av primitiva fiskar, ungefär 380 miljoner år gamla. Fossilen har bevarade muskler och med hjälp av dem lyckades man pussla ihop en tredimensionell översiktsbild av hajarnas muskulatur.
Pansarhajarna är inte bara en udda grupp av utdöda djur. De ligger i själva verket mycket nära den gemensamma roten till alla nu levande käkförsedda ryggradsdjur – inklusive oss själva. Fynden hjälper oss till exempel att förstå hur halsen och magmusklerna uppkom.
Urtida fossil kommer till liv
– Det är en helt unik grej att kunna beskriva välbevarade tredimensionella muskler från så tidiga fossila ryggradsdjur. Vår upptäckt belyser alltså ursprunget till vår egen muskelanatomi, säger Per Ahlberg, professor vid Institutionen för fysiologi och utvecklingsbiologi på Uppsala universitet och en av forskarna bakom upptäckten.
I studien gick forskarna igenom stora delar av det tillgängliga pansarhajsmaterialet från Gogo – en geologisk avlagring i nordvästra Australien som länge varit känd för unikt bevarade fossila fiskar. Där finns de utdöda pansarhajarna, eller placodermerna, en av de allra äldsta fiskgrupperna.
Bland annat med en ytterst högupplöst skiktröntgen lyckades forskargruppen kartlägga var det fanns bevarade muskler och hur muskelfibrerna var arrangerade.
Förlorade muskler återuppstod
– Pansarhajarna har en oväntat komplex muskulatur. De har till exempel magmuskler som mycket liknar våra egna. Det här var helt otippat eftersom såna muskler inte finns hos nutida fiskar. Det verkar som om dessa muskler uppstod hos pansarhajarna, gick förlorade igen, och sedan åter-evolverades hos de första landdjuren, säger Per Ahlberg.
Men hur kan sånt gå till? Hur kan evolutionen skapa nästan identiska
strukturer vid två helt olika tillfällen? Forskarna visar nu att det sannolikt beror på att en underliggande mönsterläggningsmekanism funnits på plats hela tiden och att den kom till uttryck på samma sätt, dels hos pansarhajar och dels hos landdjur. Och det är inte bara spekulation.
– Vi vet att hos nulevande ryggradsdjur ligger samma mekanismer bakom mönsterläggningen av magmusklerna och de ”pariga extremiteterna” – det vill säga armar och ben eller bröstfenor och bukfenor. Pansarhajarna hade pariga fenor, och såna finns även hos de nu levande fiskar som saknar magmuskler. Så det verkar som om mönsterläggningsmekanismen hela tiden har funnits där i bakgrunden. Våra pansarhajar säger alltså någonting viktigt om hur evolutionen fungerar.
Våra musklers evolution
Pansarhajarna hade överaskande komplicerade och specialiserade muskler som man normalt inte ser hos fiskar – bland annat en speciell halsmuskulatur. Och så de tydliga magmusklerna som alltså ganska mycket liknar våra egna.
Den här forskningen handlar inte bara om att hjälpa oss att förstå de tidigaste ryggradsdjurens anatomi. Det handlar om vårt eget ursprung, hur våra ytterst avlägsna förfäder såg ut och levde.
– Det här får oss att omvärdera de tidigaste fiskarnas anatomi och biologi och ger med det nya perspektiv på ryggradsdjurens tidiga evolution. Vår grupp kommer att fortsätta studera pansarhajarnas fossiliserade mjukdelar för att lära oss ännu mer om deras liv, säger Per Ahlberg.
Det här är den enda bevarade muskulaturen från pansarhajar som överhuvudtaget har upptäckts. En forskargrupp har tidigare visat att det fanns bevarade muskler men inte så mycket mer.
Från teori till fakta
Nu har forskarna bakom den nya studien systematiskt kartlagt de bevarade musklerna hos flera olika fossil efter pansarhaj och kan berätta mycket mer om hur hela muskulaturen är organiserad. Och det visar sig att vi ska passa oss för att tro att vi kan förstå fossila djur helt enkelt genom att metaforiskt klä deras skelett i mjukdelar från nu levande släktingar.
– Det här är världsunikt. Alla tidigare hypoteser om pansarhajarnas muskulatur har utgått uteslutande från tolkningar av skelettets funktion – var sitter de olika lederna och vilka muskler skulle behövas för att få dem att röra sig? Muskelrekonstruktionerna har alltså varit funktionellt rimliga men helt teoretiska.
Nu när forskarna har riktiga bevarade muskler kan de se att man tidigare gissat nästan rätt när det gäller halsmuskulaturen, men att man helt hade missat magmusklerna. Forskarna själva vet precis vad det här kan leda till men kan ännu inte avslöja mer om den pågående forskningen.
– När vi insåg – år 2009 om jag minns rätt – att vi hade inte bara små muskelfragment utan stora sjok av bevarad muskulatur hos de här fiskarna, fattade vi på en gång att vi hade möjlighet att göra någonting världsunikt, säger Per Ahlberg.