Sosnogorsk-lagunen strax före en dödlig storm. Kredit:Mikhail Shekhanov för Ukhta Local Museum
Utmärkt bevarade fossiler från Ryssland, grävdes ut av ett internationellt team och rapporterades i journalen Natur , kastar nytt och överraskande ljus på en av de tidigaste tetrapoderna – gruppen av djur som gjorde den evolutionära övergången från vatten till land, och blev till slut groddjurens förfäder, reptiler, fåglar och däggdjur.
De första tetrapoderna utvecklades från fiskar under devonperioden, som slutade för cirka 360 miljoner år sedan. I många decennier, vår uppfattning om hur devonska tetrapoder var har baserats på bara några få släkten, främst Ichthyostega och Acanthostega, som är kända från nästan kompletta skelett. De flesta andra devoniska tetrapoder är kända endast från några få bitar av käkar eller benben - tillräckligt för att visa att de existerade, men inte riktigt tillräckligt för att berätta för forskarna något användbart.
Vidare, Ichthyostega och Acanthostega levde i slutet av devon. Vissa av de fragmentariska tetrapoderna är mycket äldre, upp till 373 miljoner år gammal, och de äldsta fossila tetrapodfotspåren går tillbaka hela 390 miljoner år. Så devoniska tetrapoder har en lång tidig historia som forskare har vetat väldigt lite om fram till nu. Detta är en frustrerande bild för paleontologer, med tanke på att detta representerar en av de viktigaste händelserna i ryggradsdjurens historia.
Den nya ryska tetrapoden, Parmastega aelidae , förändrar allt detta. 372 miljoner år gammal, dess fossil är endast marginellt yngre än de äldsta fragmentariska tetrapodbenen. De kommer från Sosnogorsk-formationen, en kalksten bildad i en tropisk kustlagun, som nu är exponerad på stranden av floden Izhma nära staden Ukhta i Komirepubliken Europeiska Ryssland.
När kalkstenen löses upp med ättiksyra, perfekt bevarade ben kommer fram från huvud- och axelgördeln – mer än 100 exemplar, än så länge – som kan sättas ihop till en tredimensionell rekonstruktion av djuret, överlägset tidigast för någon tetrapod. Stora och små individer finns, den största med en huvudlängd på ca 27 cm. Fiskliknande egenskaper i vissa ben indikerar att detta inte bara är den tidigaste utan också den mest primitiva av de välbevarade devonfyrdjuren.
Den högra stranden av floden Izhma, en typlokal av den nya devonska tetrapoden Parmastega aelidae . Kredit:Pavel Beznosov
Tetrapod tand i en stenmatris. Utmärkt bevarade fossiler från Ryssland, grävdes ut med stöd av ett anslag från National Geographic Society och beskrivs idag av ett internationellt team i den ledande vetenskapliga tidskriften Natur , kastade nytt och överraskande ljus på en av de tidigaste tetrapoderna - den grupp av djur som gjorde den evolutionära övergången från vatten till land och som slutligen blev förfäder, inte bara till amfibier, reptiler, fåglar och däggdjur, utan av oss själva. Kredit:Pavel Beznosov
Forskarna anser att djuret är ovanligt. Liksom andra devonska tetrapoder, Parmastega är vagt krokodilliknande till formen, men dess ögon är upphöjda över huvudet, och kurvan på nosen och underkäken skapar ett förvirrande "ler" som avslöjar dess formidabla tänder. En ledtråd till dess livsstil tillhandahålls av sidolinjekanalerna, sinnesorgan för att upptäcka vibrationer i vattnet, som Parmastega ärvt från sina fiskförfäder. Dessa kanaler är välutvecklade på underkäken, nosen och sidorna av ansiktet, men inte ovanpå huvudet bakom ögonen.
Det betyder förmodligen att den tillbringade mycket tid vid vattenytan, med toppen av huvudet bara översvämmat och ögonen som sticker ut från vattenytan. Men varför? Krokodiler gör detta idag när de tittar efter landdjur att jaga. Forskare vet inte så mycket om landet som omgav Parmastegas lagun, men det kan ha funnits stora leddjur som tusenfotingar eller "havsskorpioner" att fånga i vattenbrynet. Den smala, elastisk underkäke ser väl lämpad för att ösa upp bytesdjur från marken, dess nålliknande tänder i kontrast till de robusta huggtänderna i överkäken som skulle ha drivits in i bytet av kroppsvikten Parmastega .
Dock, det fossila materialet ger en sista överraskning:skuldergördeln tillverkades delvis av brosk, som är mjukare än ben, och kotpelaren och extremiteterna kan ha varit helt broskaktiga eftersom de inte är bevarade. Detta talar starkt för det Parmastega , med sitt krokodilliknande huvud och utstående ögon, aldrig riktigt lämnat vattnet. Krypade den upp på bytesdjur vid vattenbrynet och sprang upp på stranden för att gripa det i sina käkar, bara för att sedan glida tillbaka in i vattnets bärande massa? Vi vet inte. Långt ifrån att presentera en naturlig utveckling av allt fler landanpassade djur, tetrapodernas ursprung ser mer ut som en härva av ekologiska experiment.