Ny forskning tyder på att de första dinosaurierna lade ägg med mjuka skal - ett fynd som motsäger etablerade tankar. Studien, leds av American Museum of Natural History och Yale University och publiceras idag i tidskriften Natur , använde en svit av sofistikerade geokemiska metoder för att analysera äggen från två vitt skilda icke-fågeldinosaurier och fann att de liknade sköldpaddor i sin mikrostruktur, sammansättning, och mekaniska egenskaper. Forskningen tyder också på att hårt skalade ägg utvecklades minst tre gånger oberoende av dinosaurieträdet.

"Antagandet har alltid varit att förfädernas dinosaurieägg var hårt skal, " sa huvudförfattaren Mark Norell, ordförande och Macaulay-kurator vid museets avdelning för paleontologi. "Under de senaste 20 åren, vi har hittat dinosaurieägg runt om i världen. Men för det mesta, de representerar bara tre grupper – teropoddinosaurier, som inkluderar moderna fåglar, avancerade hadrosaurier som anknäbbdinosaurier, och avancerade sauropoder, de långhalsade dinosaurierna. På samma gång, vi har hittat tusentals skelettrester av ceratopsiska dinosaurier, men nästan inget av deras ägg. Så varför bevarades inte deras ägg? Min gissning - och vad vi slutade bevisa genom den här studien - är att de var mjuka skal."

Amnioter – gruppen som inkluderar fåglar, däggdjur, och reptiler—producerar ägg med ett inre membran eller "amnion" som hjälper till att förhindra att embryot torkar ut. Vissa amnioter, som många sköldpaddor, ödlor, och ormar, lägga mjuka ägg, medan andra, som fåglar, lägga ägg med hårda, kraftigt förkalkade skal. Utvecklingen av dessa förkalkade ägg, som ger ökat skydd mot miljöstress, representerar en milstolpe i amnionernas historia, eftersom det sannolikt bidrog till reproduktiv framgång och därmed spridningen och diversifieringen av denna grupp. Mjukskaliga ägg bevaras sällan i fossilregistret, vilket gör det svårt att studera övergången från mjuka till hårda skal. Eftersom moderna krokodiler och fåglar, som är levande dinosaurier, lägga hårt skalade ägg, denna äggskalstyp har antagits för alla icke-fågeldinosaurier.

Forskarna studerade embryo-innehållande fossila ägg som tillhör två arter av dinosaurier:Protoceratops, en växtätande dinosaurie i fårstorlek som levde i det som nu är Mongoliet för mellan cirka 75 och 71 miljoner år sedan, och Mussaurus, en långhalsad, växtätande dinosaurie som blev 20 fot lång och levde för mellan 227 och 208,5 miljoner år sedan i det som nu är Argentina. Det exceptionellt bevarade Protoceratops-exemplaret innehåller en koppling av minst 12 ägg och embryon, sex av dem bevarar nästan kompletta skelett. Förknippad med de flesta av dessa embryon - som har sina ryggrader och lemmar böjda - i överensstämmelse med den position djuren skulle inta när de växer inuti ägget - är en diffus svart-vit äggformad gloria som skymmer en del av skelettet. I kontrast, två potentiellt kläckta Protoceratops-nyfödda i exemplaret är i stort sett fria från mineralhalos. När de tittade närmare på dessa glorier med ett petrografiskt mikroskop och kemiskt karakteriserade äggproverna med högupplöst in situ Raman-mikrospektroskopi, forskarna fann kemiskt förändrade rester av det proteinhaltiga äggskalsmembranet som utgör det innersta äggskalsskiktet av alla moderna arkosaurier. Detsamma gällde för Mussaurus-exemplaret. Och när de jämförde dinosaurieäggens molekylära biomineraliseringssignatur med äggskalsdata från andra djur, inklusive ödlor, krokodiler, fåglar, och sköldpaddor, de fastställde att Protoceratops- och Mussaurus-äggen verkligen var icke-biomineraliserade – och, därför, läderartad och mjuk.

"Det är ett exceptionellt påstående, så vi behöver exceptionella data, " sa studieförfattaren och Yale-studenten Jasmina Wiemann. "Vi var tvungna att komma med en helt ny proxy för att vara säkra på att det vi såg var hur äggen var i livet, och inte bara ett resultat av någon konstig fossiliseringseffekt. Vi har nu en ny metod som kan appliceras på alla andra typer av frågor, samt otvetydiga bevis som kompletterar det morfologiska och histologiska fallet för ägg med mjuka skal hos dessa djur."

Med data om den kemiska sammansättningen och mekaniska egenskaperna hos äggskal från 112 andra utdöda och levande släktingar, forskarna konstruerade sedan ett "superträd" för att spåra utvecklingen av äggskalets struktur och egenskaper genom tiden, hitta det hårt skal, förkalkade ägg utvecklades oberoende minst tre gånger hos dinosaurier, och troligen utvecklats från en förfäders mjukskalstyp.

"Ur ett evolutionärt perspektiv, detta är mycket mer vettigt än tidigare hypoteser, eftersom vi har vetat ett tag att släktets ägg av alla fostervatten var mjukt, " sa studieförfattaren och Yale-studenten Matteo Fabbri. "Från vår studie, vi kan också nu säga att de tidigaste arkosaurierna – gruppen som inkluderar dinosaurier, krokodiler, och pterosaurier – hade mjuka ägg. Fram till denna punkt, människor har bara fastnat med att använda de befintliga arkosaurierna – krokodiler och fåglar – för att förstå dinosaurier."

Eftersom mjuka äggskal är mer känsliga för vattenförlust och ger lite skydd mot mekaniska påfrestningar, som en grubblande förälder, forskarna föreslår att de troligen begravdes i fuktig jord eller sand och sedan inkuberades med värme från sönderfallande växtmaterial, liknar vissa reptilägg idag.