皮肤化石对现存的所有具有四肢的脊椎动物来说,是最大的一类器官,是体内与外部环境之间的保护屏障。那么,一些最早的动物皮肤,可能是什么样子呢?要回答这个问题并不容易。在过去的研究中,科学家鲜少发现皮肤和其他软组织的化石。现在,在一项发表于《当代生物学》的新研究中,研究人员报道了迄今为止发现的最古老的皮肤化石。深色的化石碎片,是已知最古老的羊膜动物皮肤化石。
一块真正的3D皮肤碎片。
这是一块只有几毫米宽的深色化石碎片,它挖掘自美国俄克拉荷马州Richards Spur石灰岩洞穴。据研究人员介绍,这块皮肤化石之所以能够保存完好,得益于Richards Spur洞穴系统的一些独特的特征。Richards Spur是一个活跃的采石场,这里保存了许多最古老的早期陆生动物。这些洞穴系统中有非常细腻的黏土沉积物,当动物尸体埋藏于其中时,分解和腐烂的速度能有所减缓。
此外,在这里,动物尸体是暴露在富含铁的地下水中的,而铁有助于保存组织。另外,这片区域还是一个古老的石油渗流点,石油和焦油会渗透到残骸中,进而能够使这些残骸免受腐烂的影响,同时还会使它们的颜色变黑。
这块皮肤与一些古老的和现存的爬行动物具有共同特征,比如这种不重叠的鳞片模式,与已灭绝的埃德蒙顿龙相似;鳞片之间的铰链区和表皮到真皮的排列也与无肢鳞片动物相似。而且其特别之处还在于,它是一块真正的三维皮肤化石碎片:研究人员能够将它切开,并检查其横截面,观察它的不同皮层。
在对其进行显微镜检查后,科学家们震惊了!因为这块皮肤化石属于比恐龙时代还要早上数百万年的物种。
据分析,这块皮肤化石大约有2.89亿年的历史,比目前的最古老纪录保持者还要早2100万年,是迄今为止发现的世界上最古老的皮肤化石。研究人员认为,这块皮肤化石属于古生代的一种早期爬行动物。然而,由于看不出任何与这块皮肤化石有关的骨骼或其他残骸,因此无法确定这块皮肤具体属于哪种动物,以及属于身体的哪个部位。他们推测,它可能属于一种小型的,类似蜥蜴的名为大鼻龙的物种。
Captorinhus是一种早期羊膜动物,在二叠纪时期行走在大陆上。
大鼻龙属于羊膜动物。羊膜动物是在石炭纪时期从两栖动物祖先进化而来的陆地脊椎动物,包括爬行动物、鸟类和哺乳动物。它们的皮肤通常由三层组成:最外层的表皮,它通常是角质化的,可以防止水分流失;接着是真皮层,它包含结缔组织以及偶有骨化;最里面是皮下组织。这些表皮结构是早期羊膜动物从水生环境过渡到陆地环境的重要创新。
研究人员认为,这块皮肤可能代表了早期羊膜动物中陆生脊椎动物祖先的皮肤结构。这是首个来自古生代的皮肤化石记录,也是已知最早的表皮结构。在这项研究中,研究人员还描述了一些同样来自于Richards Spur的化石样本。所有这些化石都显示出与现代鳄鱼相似的外部形态。这些化石为进一步了解古生物提供了宝贵的参考资料。