Det er svært at finde fossil hud, men en sjælden opdagelse afslører spor om udviklingen fra vand til land

Fossiliseret hud og andet blødt væv er yderst sjældent, og det er kun under særlige forhold, at disse sjældneste fossiler bevares.

Det meste skind er bevaret som aftryk i klippen, men under sjældne forhold og uoverskuelige odds kan der dannes et 3D-fossil af den faktiske hud. Disse fossiler giver et enestående vindue ind i forhistoriske dyrs udseende, evolution og anatomi.

Som kandidatstuderende i Reisz Lab for hvirveldyrpalæontologi ved University of Toronto studerer vi sådanne fossiler for at hjælpe med at besvare kritiske spørgsmål omkring store evolutionære innovationer.

Fossiliseret hud

Vores undersøgelse, offentliggjort i Current Biology , beskriver den bemærkelsesværdige opdagelse af ikke kun indtryk, men også et 3D-fossil af hud som isolerede, knivtynde plader af kulstof fra et 289 til 286 millioner år gammelt hulesystem. Disse fossiler blev fundet og doneret til Reisz Lab af Bill May (en produktiv lokal samler).

De har en tekstur, der påfaldende ligner moderne krokodiller, og giver indsigt i, hvordan nogle af de tidligste tetrapoder udviklede sig til at leve på land. Det fossiliserede skind er så velbevaret, at dets indre strukturer kan identificeres og er det ældste fossile, der i øjeblikket er kendt.

Disse fossiler tilhører en form for fostervand, som er en mangfoldig gruppe af dyr, der i dag repræsenteres af pattedyr, krybdyr og fugle. De tidligste amnioter var krybdyr og menes at være opstået fra forhistoriske padder i den sene karbonperiode for omkring 318 millioner år siden.

Disse tidlige amnioter oplevede mange evolutionære innovationer, der gjorde det muligt for dem at tilpasse sig udfordringerne ved en fuldstændig jordbaseret livsstil, herunder adskillige modifikationer af epidermis, det yderste hudlag.

Hud til at leve på land

En af de største forhindringer for at leve på land er vandretention. De første tetrapoder, der stort set levede jordiske liv, var padder, hvis hud var tilbøjelig til at tørre ud. Som sådan forblev de bundet til et vandmiljø og levede en semi-akvatisk livsstil i mindst en del af deres liv. Disse tidlige padder beholdt endda knogleskæl, der var typiske for deres fiskeforfædre.

Det var ikke før udviklingen af ​​krybdyr, med deres hud specielt egnet til væskeophobning, at disse pionerer var i stand til at adoptere en helt jordisk livsstil. Dette involverede en fortykket epidermis med differentierede alfa- og beta-keratinproteiner, og derved dannede de første epidermale skæl, der var i stand til at give en holdbar, uigennemtrængelig hornhindeoverflade meget som moderne krybdyrs.

Vi beskriver også bevaringen af ​​sådanne hornhindebånd i epidermis hos det tidlige krybdyr Captorhinus aguti . Disse bånd er arrangeret i et koncentrisk mønster langs dyrets ryg, et arrangement, der ville have fremmet fleksibilitet under den side-til-side bølgende bevægelse af krybdyrs gang. Lignende bånddannelse af epidermale skæl observeres også mest fremtrædende hos moderne ormefirben.

Et perfekt hulesystem

Disse usædvanlige fossiler blev opdaget i et hulesystem nær Richards Spur, Oklahoma. Dette hulesystem består af vidtstrakte karstnetværk, som ofte fremstår som lodrette sprækker hugget ind i omgivende kalksten af ​​vand.

Denne lokalitet er kendt for at være den rigeste samling af terrestriske hvirveldyr fra hele den palæozoiske æra. Overfloden af ​​stort set disartikulerede skeletter er sandsynligvis resultatet af aflejring af resterne under store monsunregn. Led- eller halvleddede rester er mindre almindelige og kan være resultatet af, at dyr falder ned i disse huler eller bliver vasket ind som ét stykke.

Huleforhold er kendt for at fremme bevaring af dyrerester gennem udtørring, gennemtrængning af mineralrigt grundvand og nedgravning af fine sedimenter.

På Richards Spur-lokaliteten blev en sådan bevaring sandsynligvis hjulpet af olieudsivningskulbrinter, som har farvet de fleste fossiler sorte eller brune. Mætning af rester før eller kort efter aflejring påvirkede sandsynligvis væksten af ​​mineraler involveret i fremstillingen af ​​fossilerne, så de var mere tilbøjelige til at være godt forstenede. Udtørring spillede sandsynligvis også en afgørende rolle i den exceptionelle bevarelse af huden ved at forlænge dens strukturelle levetid før fossilisering.

Disse bemærkelsesværdige hudfossiler kaster ikke kun lys over kritiske innovationer, der er nødvendige for erobringen af ​​land af tidlige amnioter, men fremhæver også den unikke indflydelse af huleforhold og olieudsivning af kulbrinter på produktionen af ​​exceptionelle fossiler.

Journaloplysninger: Nuværende biologi

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.