De meeste huid wordt bewaard als afdrukken in het gesteente, maar onder zeldzame omstandigheden en onberekenbare kansen kan zich een 3D-fossiel van de werkelijke huid vormen. Deze fossielen bieden een uitzonderlijk inzicht in het uiterlijk, de evolutie en de anatomie van prehistorische dieren.

Als afgestudeerde studenten van het Reisz Lab voor paleontologie van gewervelde dieren aan de Universiteit van Toronto bestuderen we dergelijke fossielen om kritische vragen rond belangrijke evolutionaire innovaties te helpen beantwoorden.

Gefossiliseerde huid

Onze studie, gepubliceerd in Current Biology , beschrijft de opmerkelijke ontdekking van niet alleen indrukken, maar ook een 3D-fossiel van de huid als geïsoleerde, flinterdunne lagen koolstof uit een 289 tot 286 miljoen jaar oud grottenstelsel. Deze fossielen werden gevonden en aan het Reisz Lab geschonken door Bill May (een productieve lokale verzamelaar).

Ze hebben een structuur die opvallend veel lijkt op die van moderne krokodillen, en geven inzicht in hoe enkele van de vroegste tetrapoden zijn geëvolueerd om op het land te leven. De gefossiliseerde huid is zo goed bewaard gebleven dat de interne structuren kunnen worden geïdentificeerd en is het oudste fossiel dat momenteel bekend is.

Deze fossielen behoren tot een soort amniote, een diverse groep dieren die tegenwoordig wordt vertegenwoordigd door zoogdieren, reptielen en vogels. De vroegste amnioten waren reptielen en zouden zijn voortgekomen uit prehistorische amfibieën in het late Carboon, ongeveer 318 miljoen jaar geleden.

Deze vroege amnioten zagen veel evolutionaire innovaties waardoor ze zich konden aanpassen aan de uitdagingen van een volledig terrestrische levensstijl, waaronder verschillende aanpassingen aan de epidermis, de buitenste huidlaag.

Huid voor het leven op het land

Een van de grootste obstakels voor het leven op het land is het vasthouden van water. De eerste tetrapoden die grotendeels op het land leefden, waren amfibieën waarvan de huid gevoelig was voor uitdroging. Als zodanig bleven ze gebonden aan een wateromgeving en leefden ze gedurende ten minste een deel van hun leven een semi-aquatische levensstijl. Deze vroege amfibieën behielden zelfs benige schubben die typerend waren voor hun voorouders van vissen.

Pas met de evolutie van reptielen, met hun huid die bijzonder geschikt was voor het vasthouden van water, waren deze pioniers in staat een volledig terrestrische levensstijl aan te nemen. Dit betrof een verdikte epidermis met gedifferentieerde alfa- en bèta-keratine-eiwitten, waardoor de eerste epidermale schubben werden gevormd die in staat waren een duurzaam, ondoordringbaar hoornvliesoppervlak te creëren, vergelijkbaar met dat van moderne reptielen.

We beschrijven ook het behoud van dergelijke hoornachtige banden van de epidermis bij het vroege reptiel Captorhinus aguti . Deze banden zijn in een concentrisch patroon langs de rug van het dier aangebracht, een opstelling die de flexibiliteit zou hebben bevorderd tijdens de zijwaartse golvende beweging van het lopen van reptielen. Soortgelijke banden van epidermale schubben worden ook het meest opvallend waargenomen bij moderne wormhagedissen.

Een perfect grottensysteem

Deze uitzonderlijke fossielen werden ontdekt in een grottenstelsel nabij Richards Spur, Oklahoma. Dit grottensysteem bestaat uit uitgestrekte karstnetwerken, die vaak verschijnen als verticale kloven die door water in de omliggende kalksteen zijn uitgehouwen.

Deze plaats staat bekend als de rijkste verzameling gewervelde landdieren uit het hele Paleozoïcum. De overvloed aan grotendeels uiteengevallen skeletten is waarschijnlijk het gevolg van de afzetting van de overblijfselen tijdens grote moessonregens. Gelede of halfgelede overblijfselen komen minder vaak voor en kunnen het gevolg zijn van dieren die in deze grotten vallen of als één geheel worden aangespoeld.

Het is bekend dat de omstandigheden in grotten het behoud van dierlijke resten bevorderen door uitdroging, permeatie door mineraalrijk grondwater en begraving door fijne sedimenten.

Op de Richards Spur-locatie werd een dergelijke conservering waarschijnlijk geholpen door olie-sijpelende koolwaterstoffen, die de meeste fossielen zwart of bruin hebben gekleurd. Verzadiging van overblijfselen vóór of kort na de afzetting heeft waarschijnlijk de groei van mineralen die betrokken zijn bij het maken van de fossielen beïnvloed, zodat de kans groter was dat ze goed gefossiliseerd waren. Uitdroging speelde waarschijnlijk ook een cruciale rol bij het uitzonderlijke behoud van de huid, door de structurele levensduur ervan vóór de fossielen te verlengen.

Deze opmerkelijke huidfossielen werpen niet alleen licht op cruciale innovaties die nodig zijn voor de verovering van land door vroege amnioten, maar benadrukken ook de unieke invloed van grotomstandigheden en olie-sijpelende koolwaterstoffen op de productie van uitzonderlijke fossielen.

Journaalinformatie: Huidige biologie

Aangeboden door The Conversation

Dit artikel is opnieuw gepubliceerd vanuit The Conversation onder een Creative Commons-licentie. Lees het originele artikel.