Fossile Häute sind schwer zu finden, aber seltene Entdeckungen geben Hinweise auf die Entwicklung vom Wasser zum Land

Versteinerte Haut und andere Weichteile sind äußerst selten und nur unter besonderen Bedingungen werden diese seltensten Fossilien erhalten.

Die meisten Häute sind als Abdrücke im Gestein erhalten, aber unter seltenen Bedingungen und unvorhersehbaren Umständen kann sich ein 3D-Fossil der tatsächlichen Haut bilden. Diese Fossilien bieten einen außergewöhnlichen Einblick in das Aussehen, die Entwicklung und die Anatomie prähistorischer Tiere.

Als Doktoranden im Reisz Laboratory of Vertebrate Paleontology der University of Toronto untersuchen wir diese Fossilien, um bei der Beantwortung kritischer Fragen im Zusammenhang mit wichtigen evolutionären Innovationen zu helfen.

Versteinerte Haut

Unsere Studie, veröffentlicht in Aktuelle Biologiebeschreibt die bemerkenswerte Entdeckung nicht nur von Abdrücken, sondern auch eines 3D-Hautfossils in Form dünner, isolierter Kohlenstoffschichten aus einem Höhlensystem, das zwischen 289 und 286 Millionen Jahre alt ist. Diese Fossilien wurden von Bill May (einem produktiven lokalen Sammler) gefunden und dem Reisz Lab gespendet.

Sie ähneln in ihrer Beschaffenheit auffallend modernen Krokodilen und geben Aufschluss darüber, wie sich einige der frühesten Tetrapoden entwickelten, um an Land zu leben. Die versteinerte Haut ist so gut erhalten, dass ihre inneren Strukturen identifiziert werden können, und es handelt sich um das älteste derzeit bekannte Fossil dieser Art.

Diese Fossilien gehören zu einer Art Amnioten, einer vielfältigen Tiergruppe, die heute aus Säugetieren, Reptilien und Vögeln besteht. Die ersten Amnioten waren Reptilien und entstanden vermutlich am Ende des Karbons, vor etwa 318 Millionen Jahren, aus prähistorischen Amphibien.

Diese frühen Amnioten erlebten viele evolutionäre Innovationen, die es ihnen ermöglichten, sich an die Herausforderungen eines vollständig terrestrischen Lebensstils anzupassen, einschließlich mehrerer Veränderungen an der Epidermis, der äußersten Hautschicht.

Haut, um auf der Erde zu leben

Eines der größten Hindernisse für das Leben auf der Erde sind Wassereinlagerungen. Die ersten Tetrapoden, die hauptsächlich auf der Erde lebten, waren Amphibien, deren Haut zum Austrocknen neigte. Als solche blieben sie an eine aquatische Umwelt gebunden und führten zumindest einen Teil ihres Lebens einen semi-aquatischen Lebensstil. Diese ersten Amphibien behielten sogar die für ihre Fischvorfahren typischen Knochenschuppen.

Erst mit der Entwicklung der Reptilien, deren Haut besonders an die Speicherung von Wasser angepasst war, konnten diese Pioniere einen völlig terrestrischen Lebensstil annehmen. Dabei handelte es sich um eine Epidermis, die mit differenzierten Alpha- und Beta-Keratin-Proteinen verdickt war und so die ersten Epidermisschuppen bildete, die eine haltbare, wasserfeste Hornoberfläche bilden konnten, ähnlich der von modernen Reptilien.

Wir gehen auch detailliert auf die Erhaltung dieser Hornbänder der Epidermis bei den ersten Reptilien ein. Captorhinus aguti. Diese Bänder sind in einem konzentrischen Muster entlang des Rückens des Tieres angeordnet, eine Anordnung, die die Flexibilität während der seitlichen Wellenbewegung beim Gehen des Reptils gefördert hätte. Ähnliche Bänder epidermaler Schuppen sind auch bei modernen Wurmechsen häufiger zu sehen.

Ein perfektes Höhlensystem

Diese außergewöhnlichen Fossilien wurden in einem Höhlensystem in der Nähe von Richards Spur, Oklahoma, entdeckt. Dieses Höhlensystem besteht aus ausgedehnten Karstnetzen, die oft als vertikale Risse erscheinen, die vom Wasser in den umgebenden Kalkstein gegraben wurden.

Es ist bekannt, dass dieser Fundort die reichste Ansammlung an Landwirbeltieren des gesamten Paläozoikums ist. Die Fülle an weitgehend disartikulierten Skeletten ist wahrscheinlich das Ergebnis der Ablagerung von Überresten während heftiger Monsunregenfälle. Gelenk- oder halbgelenkige Überreste kommen seltener vor und können darauf zurückzuführen sein, dass Tiere in diese Höhlen gefallen sind oder in einem Stück dorthin getragen wurden.

Es ist bekannt, dass Höhlenbedingungen die Erhaltung tierischer Überreste durch Austrocknung, Durchdringung durch mineralreiches Grundwasser und Verschüttung durch feine Sedimente begünstigen.

Am Fundort Richards Spur wurde diese Erhaltung wahrscheinlich durch austretende Kohlenwasserstoffe unterstützt, die die meisten Fossilien schwarz oder braun färbten. Die Sättigung der Überreste vor oder kurz nach der Ablagerung beeinflusste wahrscheinlich das Wachstum der Mineralien, die an der Herstellung der Fossilien beteiligt waren, sodass es wahrscheinlicher war, dass sie gut versteinert waren. Die Austrocknung spielte wahrscheinlich auch eine entscheidende Rolle bei der außergewöhnlichen Erhaltung der Haut, indem sie ihre strukturelle Langlebigkeit vor der Fossilisierung verlängerte.

Diese bemerkenswerten Hautfossilien verdeutlichen nicht nur die entscheidenden Innovationen, die die frühen Amnioten zur Landeroberung brauchten, sondern verdeutlichen auch den einzigartigen Einfluss der Höhlenbedingungen und der aus Öl austretenden Kohlenwasserstoffe auf die Produktion außergewöhnlicher Fossilien.

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.