Cleithrum av Umzantsia amazana . Kredit:Rob Gess och Per Ahlberg
De första afrikanska fossilerna av devonska tetrapoder (fyrbenta ryggradsdjur) visar dessa landpionjärer som lever inom Antarktiscirkeln, 360 miljoner år sedan.
Utvecklingen av tetrapoder från fiskar under devonperioden var en nyckelhändelse i våra avlägsna härkomster. Nyfunna fossiler från den senaste Devonian Waterloo Farm-lokaliteten nära Grahamstown i östra Kap, Sydafrika, publiceras idag i Vetenskap , tvinga fram en större omvärdering av denna händelse. "Medan alla tidigare hittade devonska tetrapoder kom från lokaliteter som befann sig i tropiska områden under devon, dessa exemplar levde inom Antarktiscirkeln, " förklarar huvudförfattaren, Dr. Robert Gess från Albany Museum i Grahamstown, och medförfattare professor Per Ahlberg vid Uppsala universitet i Sverige. Forskningen stöddes av det sydafrikanska DST-NRF Center of Excellence in Palaeosciences, baserad på University of the Witwatersrand och Millennium Trust.
De första afrikanska devonska tetrapoderna
Två nya arter, heter Tutusius och Umzantsia, är Afrikas tidigaste kända fyrbenta ryggradsdjur med anmärkningsvärda 70 miljoner år. Den cirka meter långa Tutusius umlambo (uppkallad efter ärkebiskop emeritus Desmond Tutu) och den något mindre Umzantsia amazana är båda ofullständiga. Tutusius representeras av ett enda ben från axelgördeln, Umzantsia är känt från ett större antal ben, men de verkar båda likna tidigare kända devonska tetrapoder. Vid liv, de skulle ha liknat en korsning mellan en krokodil och en fisk, med ett krokodilliknande huvud, stubbiga ben, och en svans med en fiskliknande fena.
Cleithrum av Tutusius umlambo Kredit:Rob Gess och Per Ahlberg
Lokaliteten Waterloo Farm (där tetrapoderna upptäcktes) är en vägavskärning som först avslöjades 2016 efter kontrollerade stenhuggningsexplosioner av South African National Roads Agency (SANRAL) längs motorvägen N2 mellan Grahamstown och Fish River. Denna skärning exponerade mörkgrå lersten från Witpoort-formationen som representerar en uråldrig miljö av bräckt, flodmynning som innehåller rikliga fossiler av djur och växter.
Den första tetrapoden som hittades utanför tropiska områden
Den verkliga betydelsen av Tutusius och Umzantsia ligger i var de hittades.
Fullständig rekonstruktion av Waterloo Farm av Maggie Newman inklusive Tutusius och Umzantsia. Kredit:Maggie Newman
Devoniska tetrapodfossil finns på vitt spridda platser. Dock, om kontinenterna kartläggs tillbaka till sina positioner i Devon, det framkommer att alla tidigare fynd är från bergarter avsatta i paleotropikerna – mellan 30 grader norr och söder om ekvatorn. Nästan alla kommer från Laurussia, en superkontinent som senare splittrades in i Nordamerika, Grönland och Europa.
Den mycket större södra superkontinenten, Gondwana, som inkorporerade dagens Afrika, Sydamerika, Australien, Antarktis, och Indien, har hittills inte gett nästan inga devonska tetrapoder, med endast en isolerad käke (som heter Metaxygnathus) och fotspår, hittas i östra Australien. Eftersom Australien var den nordligaste delen av Gondwana, sträcker sig in i tropikerna, ett antagande utvecklades att tetrapoder utvecklades i tropikerna, troligen i Laurussia. I förlängningen antogs att förflyttning av ryggradsdjur från vatten till land (terrestrialisering) också förekom i tropikerna. Försöken att förstå orsakerna till dessa stora makroevolutionära steg fokuserade därför på förhållanden som råder i tropiska vattendrag.
Infografik över utvecklingen av axelgördeln över fisken till tetrapodövergång. Inkluderar den föreslagna positionen för Tutusius och Umzantsias cleithra. Kredit:R. Gess &C. Harris (SA NRF-DST CoE in Palaeosciences)
Waterloo Farm tetrapods kommer inte bara från Gondwana, men från dess sydligaste del:rekonstruerad för att ha varit mer än 70 grader söderut, inom Antarktiscirkeln. Rikliga växtfossiler visar att skogar växte i närheten, så det var inte fruset, men det var definitivt inte tropiskt och under vintern kommer det att ha upplevt månader av totalt mörker. Detta fynd förändrar vår förståelse av fördelningen av devoniska tetrapoder. Vi vet nu att tetrapoder förekom över hela världen av sen devon och att deras evolution och terrestrialisering realistiskt sett kunde ha skett var som helst.
Sydafrika lägger nu till insikter om uppkomsten av landdjur till sin otroliga fossila historia, vilket också inkluderar övergång till däggdjur från reptilliknande förfäder och människans evolution. Det finns förmodligen inte ett annat land på planeten som så fullständigt dokumenterar vår egen släkts långa och dramatiska evolutionära historia.
