Редкая находка окаменевшей кожи проливает свет на эволюцию позвоночных при переходе из воды на сушу

Окаменевшая кожа и другие мягкие ткани сохраняются крайне редко. Исключительные условия необходимы для сохранения этих уникальных окаменелостей.

Чаще всего кожа сохраняется в виде отпечатков в породе. Однако в редких случаях, при невероятном стечении обстоятельств, может сформироваться трёхмерная окаменелость самой кожи. Такие находки дают уникальную возможность изучить внешний вид, анатомию и эволюцию доисторических животных.

Окаменевшая кожа

В исследовании, опубликованном в Current Biology, описана замечательная находка не только отпечатков, но и 3D-окаменелости кожи в виде изолированных, тонких как бритва углеродных слоёв. Их обнаружили в пещерной системе возрастом 289–286 миллионов лет. Окаменелости были найдены и переданы в лабораторию палеонтологов позвоночных Университета Торонто (Reisz Lab) коллекционером Биллом Мэем.

Текстура кожи поразительно похожа на кожу современных крокодилов. Это даёт представление о том, как некоторые из самых ранних четвероногих эволюционировали для жизни на суше. Окаменелость настолько хорошо сохранилась, что можно идентифицировать её внутренние структуры. Это самая древняя из известных на сегодняшний день окаменелостей кожи такого типа.

Эти окаменелости принадлежат какому-то амниоту — разнообразной группе животных, представленной сегодня млекопитающими, рептилиями и птицами. Первыми амниотами были рептилии, которые, как считается, произошли от доисторических амфибий в позднем каменноугольном периоде примерно 318 миллионов лет назад.

Кожа для жизни на суше

Одним из главных препятствий для жизни на суше является удержание влаги. Первые четвероногие, которые вели в основном наземный образ жизни, были амфибиями, чья кожа легко высыхала. Поэтому они оставались привязанными к водной среде и вели полуводный образ жизни хотя бы часть времени. У этих ранних амфибий даже сохранились костные чешуи, характерные для их рыбьих предков.

Только с появлением рептилий, чья кожа особенно хорошо подходила для удержания влаги, эти пионеры смогли перейти к полностью наземному образу жизни. Это потребовало утолщения эпидермиса с дифференцированными белками альфа- и бета-кератина, что привело к формированию первых эпидермальных чешуй. Они создавали прочную, непроницаемую роговую поверхность, подобную коже современных рептилий.

В исследовании также подробно описано сохранение таких роговых полос эпидермиса у ранней рептилии Captorhinus aguti. Эти полосы расположены концентрическим узором вдоль спины животного, что способствовало гибкости при характерном для рептилий боковом извилистом движении при ходьбе. Подобная полосатость эпидермальных чешуй наиболее ярко выражена у современных амфисбен (червеобразных ящериц).

Идеальная пещерная система

Эти исключительные окаменелости были обнаружены в пещерной системе недалеко от Ричардс Спур, Оклахома. Эта система состоит из обширных карстовых сетей, которые часто выглядят как вертикальные трещины, вырезанные водой в окружающем известняке.

Это место известно как самое богатое скопление наземных позвоночных за весь палеозой. Обилие в основном разобщённых скелетов, вероятно, является результатом отложения останков во время сильных муссонных дождей. Сочленённые или частично сочленённые останки встречаются реже и могут быть результатом падения животных в эти пещеры или их смыва целиком.

Известно, что условия пещер способствуют сохранению останков животных за счёт высушивания, пропитывания грунтовыми водами, богатыми минералами, и захоронения мелкозернистыми отложениями.

В местности Ричардс Спур такому сохранению, вероятно, способствовали углеводороды нефтяных просачиваний, которые окрасили большинство окаменелостей в чёрный или коричневый цвет. Насыщение останков до или вскоре после отложения, вероятно, повлияло на рост минералов, участвующих в образовании окаменелостей, что повысило их шансы на хорошую фоссилизацию. Высушивание также, вероятно, сыграло решающую роль в исключительной сохранности кожи, продлив её структурную целостность до окаменения.

Эти замечательные окаменелости кожи не только проливают свет на ключевые инновации, необходимые для освоения суши ранними амниотами, но и подчёркивают уникальное влияние пещерных условий и углеводородов нефтяных просачиваний на формирование исключительных окаменелостей.