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一块罕见、带鳞、石化皮肤暗示着生命从水生到陆生的进化

新的石化皮肤可能有助于研究人员进一步了解皮肤随时间进化的过程。

作者Elizabeth Gamillo
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图片来源:Current Biology Mooney 等人,2024

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在俄克拉荷马州理查兹斯普林斯的一个石灰岩洞穴系统中,古生物学家发现了古老动物皮肤的几个精细石膏模型。这些皮肤的纹理和质感与鳄鱼皮相似,细节保存完好,以至于每个鳞片都清晰可见。这些皮肤可能属于一只动物或几个不同的物种。

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它们是迄今发现的陆生动物(如爬行动物、鸟类和哺乳动物)最古老的外部皮肤层。这种类型的皮肤石膏模型可能有助于研究人员了解在爬行动物出现的石炭纪时期,生命从水生到陆生的进化转变。研究结果发表在《Current Biology》杂志上。

保存的表皮

尽管这块化石比指甲盖还小,但它能向科学家揭示许多信息。在化石标本中,皮肤和软组织非常罕见。大多数发现的皮肤都是通过压印、压缩或矿化的方式保存的。

这个微小的标本之所以能保存下来,归功于该洞穴独特的条件。细小的粘土沉积物可能减缓了皮肤的腐烂速度,而洞穴中的石油渗漏和无氧环境则极有可能促成了它的保存。

“在早二叠纪时期,动物会掉进这个洞穴系统,并被非常细小的粘土沉积物掩埋,这延迟了腐烂过程,”研究的第一作者、多伦多大学的古生物学家 Ethan Mooney 在一份声明中说道。“但关键是,这个洞穴系统在二叠纪时期也是一个活跃的石油渗漏点,石油和焦油中的碳氢化合物之间的相互作用很可能使这些皮肤得以保存。”


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现代动物的祖先?

为了极其详细地观察这些凹凸不平的皮肤,研究人员使用了显微镜,发现了表皮组织,这是羊膜动物(从两栖动物和鱼类祖先进化而来的有脊椎的陆生动物)的一个标志。

根据加州大学古生物学博物馆的数据,在石炭纪时期,羊膜卵的进化适应使早期四足动物能够将卵产在陆地上,从而使物种能够完全过渡到陆地生活方式。除了找到减少对水生环境依赖的方法外,一些两栖动物还进化出了更厚、带鳞的皮肤,不需要持续的水分,这是《国家地理》杂志报道的。

对这块皮肤碎片的进一步检查显示,其独特的细节显示出与古代和现代爬行动物相似的图案。不仅化石的纹理与鳄鱼皮相似,而且鳞片之间的间隔也与蛇和蠕虫的相似。根据这项研究,这种皮肤的纹理与恐龙埃德蒙顿龙(Edmontosaurus)相似。然而,研究团队还不确定这块皮肤可能属于哪种早期物种。在它附近或上面没有发现骨骼或其他遗骸。


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为什么发现石化皮肤很重要?

发现保存完好的表皮对于理解进化转变至关重要,因为它为研究人员提供了皮肤在化石记录中出现的线索。

根据这项研究,早期出现这种皮肤表明它可能早于后来毛囊和鸟类羽毛的进化。表皮,即皮肤的外层,是动物在陆地上生存的必需品。皮肤是环境的屏障,可以防止有害细菌和温度变化。它还能保护身体的内部功能。在陆地上生存的下一个步骤是拥有更厚的皮肤,失去粘液并能够保持水分。

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  • Elizabeth Gamillo

    Elizabeth Gamillo 是 Discover 和 Astronomy 的撰稿人。她曾为 Science 杂志担任 2018 年 AAAS 多元化科学新闻人才实习生,并曾为 Smithsonian 杂志担任日报撰稿人。她目前是麻省理工学院科学写作研究生项目的研究生。

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