En uråldrig, delfinliknande marina reptiler liknar sin avlägsna släkting i mer än utseende, enligt ett internationellt team av forskare som inkluderar forskare från North Carolina State University och Sveriges Lunds universitet. Molekylär och mikrostrukturell analys av en Stenopterygius ichthyosaur från Jurassic (180 miljoner år sedan) avslöjar att dessa djur sannolikt var varmblodiga, hade isolerande späck och använde sin färg som kamouflage från rovdjur.

"Ichthyosaurier är intressanta eftersom de har många egenskaper gemensamma med delfiner, men är inte alls nära släkt med dessa havslevande däggdjur, " säger forskningsmedförfattaren Mary Schweitzer, professor i biologiska vetenskaper vid NC State med en gemensam anställning vid North Carolina Museum of Natural Sciences och gästprofessor vid Lunds universitet. "Vi är inte riktigt säkra på deras biologi heller. De har många gemensamma drag med levande marina reptiler som havssköldpaddor, men vi vet från fossilregistret att de födde levande, som är förknippad med varmblodighet. Den här studien avslöjar några av dessa biologiska mysterier."

Johan Lindgren, docent vid Lunds universitet och huvudförfattare till en artikel som beskriver arbetet, satt ihop ett internationellt team för att analysera ett cirka 180 miljoner år gammalt Stenopterygius-fossil från Holzmadens stenbrott i Tyskland.

"Både kroppskonturen och rester av inre organ är tydligt synliga, säger Lindgren. Anmärkningsvärt nog, fossilet är så välbevarat att det är möjligt att observera individuella cellulära lager i dess hud."

Forskare identifierade cellliknande mikrostrukturer som höll pigmentorganeller i fossilets hud, samt spår av ett inre organ som tros vara levern. De observerade också material som kemiskt överensstämmer med späck från ryggradsdjur, som bara finns hos djur som kan hålla kroppstemperaturen oberoende av omgivningsförhållandena.

Lindgren skickade prover från fossilet till internationella kollegor, inklusive Schweitzer. Teamet genomförde en mängd olika högupplösta analytiska tekniker, inklusive time-of-flight sekundär jonmasspektrometri (ToF SIMS), sekundär jonmasspektrometri i nanoskala (NanoSIMS), pyrolys-gaskromatografi/masspektrometri, samt immunhistologisk analys och olika mikroskopiska tekniker.

Schweitzer och NC State forskningsassistent Wenxia Zheng extraherade mjukvävnad från proverna och utförde flera, högupplösta immunhistokemiska analyser. "Vi utvecklade en panel av antikroppar som vi applicerade på alla proverna, och såg differentialbindning, vilket betyder att antikropparna för ett visst protein - som keratin eller hemoglobin - bara är bundna till vissa områden, " Schweitzer säger. "Detta visar specificiteten hos dessa antikroppar och är starka bevis för att olika proteiner kvarstår i olika vävnader. Du skulle inte förvänta dig att hitta keratin i levern, till exempel, men du skulle förvänta dig hemoglobin. Och det är vad vi såg i svaren från dessa prover på olika antikroppar och andra kemiska verktyg."

Lindgrens labb hittade också kemiska bevis för subkutant späck. "Detta är den första direkta, kemiska bevis för varmblodighet hos en iktyosaurie, eftersom späck är en egenskap hos varmblodiga djur, " säger Schweitzer.

Tagen tillsammans, forskarnas resultat tyder på att Stenopterygius hade hud liknande den på en val, och färg som liknar många levande marina djur – mörk på toppen och ljusare på botten – vilket skulle ge kamouflage från rovdjur, som pterosaurier från ovan, eller pliosaurier underifrån.

"Både morfologiskt och kemiskt, vi fann att även om Stenopterygius löst skulle betraktas som 'reptiler, de förlorade den fjällande huden som är förknippad med dessa djur – precis som den moderna havssköldpaddan i läder har, ", säger Schweitzer. "Att tappa vågen minskar motståndet och ökar manövrerbarheten under vattnet.

"Det här djurets bevarande är ovanligt, speciellt för en marin miljö – men då, Holzmaden-formationen är känd för sitt exceptionella bevarande. Detta prov har gett oss fler bevis på att dessa vävnader och molekyler kan bevaras under extremt långa perioder, och att mjukvävnadsanalys kan belysa evolutionära mönster, relationer, och hur gamla djur fungerade i sin miljö.

"Våra resultat var repeterbara och konsekventa i alla laboratorier. Detta arbete visar verkligen vad vi kan upptäcka när vi utför en multidisciplinär, multiinstitutionell studie av ett exceptionellt exemplar."