Een eeuwenoude, dolfijnachtig zeereptiel lijkt meer dan alleen op zijn verre verwant, volgens een internationaal team van onderzoekers, waaronder wetenschappers van de North Carolina State University en de Zweedse Lund University. Moleculaire en microstructurele analyse van a Stenopterygius ichthyosaurus uit het Jura (180 miljoen jaar geleden) onthult dat deze dieren hoogstwaarschijnlijk warmbloedig waren, hadden isolerende blubber en gebruikten hun kleur als camouflage tegen roofdieren.

"Ichthyosaurussen zijn interessant omdat ze veel eigenschappen gemeen hebben met dolfijnen, maar zijn helemaal niet nauw verwant aan die zeezoogdieren, ", zegt onderzoeksco-auteur Mary Schweitzer, hoogleraar biologische wetenschappen bij NC State met een gezamenlijke aanstelling bij het North Carolina Museum of Natural Sciences en gasthoogleraar aan de Universiteit van Lund. "We zijn ook niet precies zeker van hun biologie. Ze hebben veel kenmerken gemeen met levende mariene reptielen zoals zeeschildpadden, maar we weten uit het fossielenbestand dat ze levend zijn bevallen, die wordt geassocieerd met warmbloedigheid. Deze studie onthult enkele van die biologische mysteries."

Johan Lindgren, universitair hoofddocent aan de Zweedse Universiteit van Lund en hoofdauteur van een paper waarin het werk wordt beschreven, stelde een internationaal team samen om een ​​ongeveer 180 miljoen jaar oud Stenopterygius-fossiel uit de Holzmaden-groeve in Duitsland te analyseren.

"Zowel de lichaamscontouren als de overblijfselen van interne organen zijn duidelijk zichtbaar, " zegt Lindgren. "Opmerkelijk, het fossiel is zo goed bewaard gebleven dat het mogelijk is om individuele cellagen in zijn huid waar te nemen."

Onderzoekers identificeerden celachtige microstructuren die pigmentorganellen in de huid van het fossiel hielden, evenals sporen van een inwendig orgaan waarvan gedacht wordt dat het de lever is. Ze hebben ook materiaal waargenomen dat chemisch consistent is met blubber van gewervelde dieren, die alleen wordt aangetroffen bij dieren die in staat zijn om de lichaamstemperatuur te handhaven, onafhankelijk van de omgevingsomstandigheden.

Lindgren stuurde monsters van het fossiel naar internationale collega's, inclusief Schweitzer. Het team voerde een verscheidenheid aan analytische technieken met hoge resolutie uit, inclusief time-of-flight secundaire ionenmassaspectrometrie (ToF SIMS), nanoschaal secundaire ionen massaspectrometrie (NanoSIMS), pyrolyse-gaschromatografie/massaspectrometrie, evenals immunohistologische analyse en verschillende microscopische technieken.

Schweitzer en NC State onderzoeksassistent Wenxia Zheng haalden zachte weefsels uit de monsters en voerden meerdere, immunohistochemische analyses met hoge resolutie. "We hebben een panel van antilichamen ontwikkeld die we op alle monsters hebben toegepast, en zag differentiële binding, wat betekent dat de antilichamen voor een bepaald eiwit, zoals keratine of hemoglobine, alleen gebonden zijn aan bepaalde gebieden, " zegt Schweitzer. "Dit toont de specificiteit van deze antilichamen aan en is een sterk bewijs dat verschillende eiwitten in verschillende weefsels blijven bestaan. Je zou niet verwachten dat je keratine in de lever zou vinden, bijvoorbeeld, maar je zou hemoglobine verwachten. En dat is wat we zagen in de reacties van deze monsters op verschillende antilichamen en andere chemische hulpmiddelen."

Lindgren's lab vond ook chemisch bewijs voor onderhuidse blubber. "Dit is de eerste rechtstreekse chemisch bewijs voor warmbloedigheid bij een ichthyosaurus, omdat blubber een kenmerk is van warmbloedige dieren, ' zegt Schweitzer.

Bij elkaar genomen, de bevindingen van de onderzoekers geven aan dat de Stenopterygius een huid had die leek op die van een walvis, en kleur vergelijkbaar met veel levende zeedieren - donker aan de bovenkant en lichter aan de onderkant - die camouflage zou bieden tegen roofdieren, als pterosauriërs van bovenaf, of pliosauriërs van onderaf.

"Zowel morfologisch als chemisch, we ontdekten dat hoewel Stenopterygius losjes als 'reptielen' zou worden beschouwd, ' ze verloren de schilferige huid die bij deze dieren hoort - net zoals de moderne lederschildpad heeft, " Zegt Schweitzer. "Het verliezen van de weegschaal vermindert de weerstand en vergroot de manoeuvreerbaarheid onder water.

"Het behoud van dit dier is ongebruikelijk, vooral voor een marien milieu, maar dan, de Holzmaden-formatie staat bekend om zijn uitzonderlijke bewaring. Dit exemplaar heeft ons meer bewijs gegeven dat deze weefsels en moleculen extreem lang kunnen worden bewaard, en dat weke delen analyse licht kan werpen op evolutionaire patronen, verhoudingen, en hoe oude dieren in hun omgeving functioneerden.

"Onze resultaten waren herhaalbaar en consistent in alle laboratoria. Dit werk laat echt zien wat we kunnen ontdekken wanneer we een multidisciplinair, multi-institutionele studie van een uitzonderlijk exemplaar."