皮肤能够为动物提供敏感、灵活、防水的屏障。但在动物死后，皮肤不能保存太长时间，所以长期以来，科学家很难研究皮肤这个器官是如何在古代生物中进化的。
如今，加拿大多伦多大学的研究人员发现了一块爬行动物的皮肤化石碎片，它比之前描述的任何动物皮肤化石都要早2000多万年。这一碎片可以追溯到古生代晚期，当时许多物种开始从水中出来、在陆地上生活。相关研究结果1月11日发表于《当代生物学》。
美国俄克拉何马州Richards Spur石灰岩洞穴保存的爬行动物指甲大小的皮肤化石碎片。图片来源：MOONEY ET AL.
未参与该研究的美国新英格兰大学古生物学家Phil Bell说，动物皮肤如何适应这种戏剧性的转变，一直是古生物学研究中的一个空白点。这项新发现表明，爬行动物鳞片的复杂结构自最初进化以来“几乎没有改变”。
皮肤化石稀有且珍贵。该研究主要作者、正在多伦多大学攻读古生物学硕士学位的Ethan Mooney指出，在洞穴中，细小的沉积物和低氧条件有助于延缓化石分解。美国俄克拉何马州Richards Spur石灰岩洞穴中埋藏了世界上最多样化和保存最完好的古生代化石，洞穴里充满了来自附近伍德福德页岩的石油和焦油，而这些石油和焦油浸透了化石，这进一步保护它们免于腐烂。
Richards Spur埋藏有许多大鼻龙的化石，这是一种鬣蜥大小、类似蜥蜴的爬行动物，有明显的覆牙合，其大多数标本仅仅是骨架。然而该研究描述的一具古化石仍然保留了部分表皮，即皮肤的鳞片状最外层。Mooney指出，厚而防水的表皮发育对其在陆地上生存至关重要。
在研究这些化石时，研究人员还发现了一系列微妙的斑点，多伦多大学生物学家Tea Maho最初认为这些斑点是骨头的小碎片，它们比指甲还小，和人类的头发一样细。但显微镜分析显示，这实际上是一块保存得非常完好的爬行动物皮肤。这块化石包括一个很少保存下来的真皮内层和一个坚韧的表皮层，其特征是单个折叠的鳞片带被一个柔性的“铰链”区域隔开。
这块化石碎片有近3亿年的历史，是有记录以来最古老的皮肤化石。研究通讯作者、多伦多大学古生物学家Robert Reisz说，虽然在俄罗斯和南非的一些遗址中发现了一些木乃伊化的皮肤碎片，但它们并没有经过仔细分析，而且至少比在Richards Spur发现的化石晚2100万年。
根据这块化石的结构以及与其他化石的接近程度，研究人员认为它属于某种爬行动物，因为其皱巴巴的鹅卵石状纹理与鳄鱼皮非常相似，“铰链”区域也类似于现代蛇和蠕虫蜥蜴的皮肤结构。“一些最早的爬行动物有典型的鳞状皮肤并不奇怪，但能够首次在化石记录中证实这一点是令人兴奋的。”Bell说。