Med hjälp av moderna forskningsverktyg på ett 155 miljoner år gammalt reptilfossil, forskare vid Johns Hopkins och American Museum of Natural History rapporterar att de har fyllt i några viktiga ledtrådar till utvecklingen av djur som en gång strövade på land och övergick till livet i vattnet.

En rapport om de nya upptäckterna om reptilen, Vadasaurus herzogi , visas online i numret 8 november av Royal Society Open Science , och antyder att några av det fotlånga djurets egenskaper, inklusive dess långsträckta, piskliknande svans, och triangulärt huvud, är väl lämpade för vattenlevande liv, medan dess relativt stora lemmar länkar den till landälskande arter.

Vadasaurus, som är den latinska termen för "vadödla, " upptäcktes i kalkstensbrott nära Solnhofen, Tyskland, del av ett en gång grunt hav som länge utforskats för sin rika mängd fossilfynd.

Det välbevarade fossilet är inrymt i American Museum of Natural History i New York, där jobbet att låsa upp dess evolutionära hemligheter föll på museiforskaren Gabriel Bever, Ph.D., som också är biträdande professor i funktionell anatomi och evolution vid Johns Hopkins University School of Medicine, och Mark Norell, Ph.D., museets ordförande för paleontologiavdelningen.

"Anatomiska och beteendemässiga egenskaper hos moderna grupper av levande varelser ackumulerade under långa tidsperioder, " säger Bever. "Fossiler kan lära oss mycket om den evolutionära historien, inklusive i vilken ordning dessa funktioner utvecklades och deras anpassningsbara roll i en föränderlig miljö. "

"När som helst vi kan få ett fossil som detta som är så välbevarat, och så viktigt för att förstå en stor miljöövergång, det är väldigt viktigt, " säger Norell. "Det är så viktigt, " han lägger till, "att vi kan betrakta Vadasaurus som arkeopteryx för rynchocephalians."

Enligt Bever, deras arbete lägger till listan över havsdjur vars förfäder var landlevande ryggradsdjur. De inkluderar moderna valar, tätningar, och havsormar, och gamla (och nu utdöda) arter av ichthyosaurier, mosasauri, och plesiosaurier.

Bever säger att deras studie ger bevis på att Vadasaurus, troligen en vuxen när den dog, kan genom sin anatomi kopplas till en liten grupp marina arter som kallas pleurosaurier, som länge har ansetts ha jordiska rötter. Pleurosaurier levde under juraperioden, För 185 till 150 miljoner år sedan. De ålliknande varelserna hade reducerade lemmar som förmodligen användes för styrning snarare än framdrivning i vattnet. Tills nu, fossiler av endast tre gamla arter av pleurosaurier har upptäckts.

Genom att använda två typer av statistiska algoritmer och rekonstruktioner av evolutionära "träd, " Bever och Norell säger att Vadasaurus och pleurosaurierna är en del av en större linje av reptiler som kallas Rhynchocephalia. Liksom de havsälskande pleurosaurierna, Vadasaurus skalle var en triangulär form, en anpassning som finns bland många strömlinjeformade, vattenlevande djur, som de flesta fiskar, ålar och valar. En långsträckt nos, vanligt bland havsdjur, visade tänder längre bort från kroppen för att fånga fisk.

Genom att undersöka formen och strukturen på Vadasaurus skalle, Bever och Norell drog också slutsatsen att Vadasaurus bett troligen var ett snabbt, rörelse från sida till sida, jämfört med den långsammare, starkare bett typiskt för många landlevande djur.

För cirka 155 miljoner år sedan, Vadasaurus svans hade börjat förlängas som de flesta moderna havsdjur, säger Bever, men inte till storleken på 5-fots pleurosauren. Vadasaurus, de hittade, hade 24 pre-sakrala kotor, som sträcker sig från huvudet till början av svansen, medan pleurosaurus hade mer än 50 sådana ryggben.

Trots dess vattenegenskaper, Vadasaurus behöll vissa egenskaper som oftare finns bland landryggradsdjur. Till exempel, Vadasaurus hade fortfarande de stora lemmarna, i förhållande till kroppens storlek, förväntas av en landlevande reptil. Bever spekulerar i att Vadasaurus inte använde sina lemmar för framdrivning i vattnet, utan att styra. Han säger att Vadasaurus kan ha simmat som en modern havsorm, röra sin ryggrad med en böljande slags rörelse.

"Våra data indikerar att Vadasaurus är en tidig kusin till pleurosaurien, " säger Bever. "Och dessa två reptiler är nära besläktade med modern tuatara." Den moderna tuataran är en ödlaliknande, landlevande reptil som lever på Nya Zeelands kustöar och är den enda kvarvarande arten av rhynchocephalian som fortfarande finns kvar på jorden.

Bever noterar att en fullständig evolutionär historia av Vadasaurus kommer att kräva mer data och fossilfynd.

"Vi vet inte exakt hur mycket tid Vadasaurus tillbringade på land kontra i vattnet. Det kan vara så att djuret utvecklat sina akvatiska anpassningar av någon annan anledning, och att dessa förändringar bara råkade vara fördelaktiga för livet i vattnet, säger Bever.