Nieuw fossiel werpt licht op de evolutie van tanden bij vroege walvissen

Een nieuw ontdekt fossiel uit Noord-India onthult een belangrijke stap in de evolutie van de tanden van vroege walvisachtigen, de groep zoogdieren waartoe walvissen en dolfijnen behoren. Het fossiel, dat de naam Kalakocetus aurorae kreeg, is ongeveer 48 miljoen jaar oud en werd gevonden in de regio Kalakot in Kasjmir. “Dit fossiel suggereert dat de eerste walvisachtigen al heel vroeg in hun evolutie begonnen over te schakelen op een vleesrijk dieet, waarschijnlijk parallel met hun aanpassing aan aquatische omgevingen”, zegt Romain Weppe, paleontoloog in het team van Thierry Smith aan het Instituut voor Natuurwetenschappen en co-eerste auteur van de studie.

Van vroege voorouders van walvissen was al bekend dat ze tanden hadden die geschikt waren voor een carnivoor dieet. Maar tot nu toe was de overgang van de malende tanden van hun landbewonende verwanten naar de scherpere, snijdende tanden van vroege waterroofdieren slecht gedocumenteerd. “Kalakocetus aurorae geeft ons een beeld van hoe dat tussenstadium eruit kan hebben gezien”, zegt Weppe. De onderste kiezen hebben een unieke vorm, met kenmerken die zowel voorkomen bij de landbewonende verwanten van walvissen als bij de vroegst bekende walvisachtigen. De ontdekking suggereert dat de evolutie van walvistanden geleidelijker verliep dan tot nu toe werd gedacht. 

Tussen land en water 

Het fossiel werd ontdekt in sedimentaire gesteenten uit het Midden-Eoceen, die ongeveer 48 miljoen jaar oud zijn. De regio Kalakot, in Noord-India, wordt al lang beschouwd als een sleutelgebied om de oorsprong van walvisachtigen te begrijpen. Er werden namelijk enkele van de oudste fossielen gevonden die de overgang documenteren van landzoogdieren naar de voorouders van de huidige walvissen en dolfijnen. 

Het meest opmerkelijke kenmerk van Kalakocetus aurorae zijn de onderste kiezen. Bij de nauwe landbewonende verwanten van walvisachtigen hebben kiezen meestal vier hoofdcuspen, of puntige delen, die aangepast zijn om voedsel te pletten en te malen. Bij de vroegst bekende walvisachtigen waren deze kiezen al vereenvoudigd en werden ze gedomineerd door twee scherpe cuspen, aangepast om te snijden. Kalakocetus aurorae toont een oorspronkelijke tussenvorm, met drie cuspen. “Dat maakt van Kalakocetus aurorae de meest primitieve walvisachtige die tot nu toe is geïdentificeerd”, zegt Weppe. 

Een oud dieet reconstrueren 

Om te begrijpen waar Kalakocetus aurorae thuishoort in de evolutie van walvisachtigen, vergeleken de onderzoekers zijn tandanatomie met die van fossiele hoefdieren en vroege walvisachtigen. Hun fylogenetische analyse plaatst de nieuwe soort helemaal aan de basis van de evolutionaire stamboom van de walvisachtigen. Het team bestudeerde de fossiele tanden ook met behulp van 3D-topografische analyses en microscopische slijtagepatronen. Die technieken helpen om te reconstrueren hoe de kaken van uitgestorven dieren functioneerden en wat ze mogelijk aten. 

De resultaten tonen aan dat Kalakocetus aurorae al een carnivoor dieet had aangenomen. De tanden werden vooral gebruikt om voedsel te knippen of te snijden, terwijl de malende functie van de kiezen al sterk verminderd was. “Onze resultaten tonen aan dat Kalakocetus aurorae al een carnivoor dieet had, waarbij vooral snijdende kaakbewegingen betrokken waren”, zegt Weppe. 

Een ontbrekend stadium in de evolutie van walvissen 

De overgang van walvisachtigen van land naar water was een van de meest ingrijpende veranderingen in de evolutie van zoogdieren. Die overgang ging gepaard met grote anatomische veranderingen, ook aan de tanden. Moderne walvisachtigen hebben sterk gespecialiseerde voedingssystemen. Dolfijnen en andere tandwalvissen hebben meestal eenvoudige, kegelvormige tanden, terwijl baleinwalvissen hun tanden volledig verloren hebben en voedsel filteren met baleinplaten. 

Vroege fossiele walvisachtigen vertoonden al een sterke vereenvoudiging van de kiezen, waarbij maaloppervlakken vervangen werden door scherpere tanden die aangepast waren aan een carnivoor dieet. Tot nu toe leek deze overgang in het fossielenbestand echter vrij abrupt, zonder duidelijk gedocumenteerd tussenstadium. De tandmorfologie van Kalakocetus aurorae vormt precies dat ontbrekende element. Ze toont aan dat de evolutie van tanden bij walvisachtigen waarschijnlijk geleidelijker verliep dan eerder werd gedacht. 

Verder onderzoek 

De ontdekking opent nieuwe perspectieven om de vroegste stadia van de evolutie van walvisachtigen beter te begrijpen, evenals de mechanismen die hun overgang naar een leven in het water begeleidden. Toekomstige fossiele vondsten, gecombineerd met functionele anatomie, 3D-beeldvorming en isotopenanalyses, kunnen onderzoekers helpen beter te begrijpen hoe de eerste walvisachtigen hun prooi vingen en opaten. 

De studie werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Ecology & Evolution.