Forskare har länge diskuterat havsskorpions andningsfunktioner, men en ny upptäckt av en geolog från West Virginia University drar slutsatsen att dessa i stort sett utdöda leddjur i vatten andas luft på land.

James Lamsdell grävde i det märkliga fallet med en 340 miljoner år gammal sjöskorpion, eller eurypterid, ursprungligen från Frankrike som hade bevarats i ett Glasgow, Skottlands museum under de senaste 30 åren.

En biträdande professor i geologi vid Eberly College of Arts and Sciences, Lamsdell hade läst om det "märkliga exemplaret" för 25 år sedan när han genomförde sina doktorandstudier. Befintlig forskning tydde på att det ibland skulle gå på land.

Ändå visste man ingenting om huruvida den kunde andas luft. Den närmast levande släktingen till eurypteriden är hästskokrabban, som lägger ägg på land men inte kan andas ovanför vattnet.

Dessa detaljer förbryllade Lamsdell genom åren tills han nådde ut till en kollega, Victoria McCoy vid University of Wisconsin-Milwaukee, och frågade, "Har du tillgång till en CT-skanner?"

"Vi undrade om vi kunde tillämpa ny teknik för att titta närmare på vad som bevarats av detta exemplar, sa Lamsdell, som leder ett paleobiologilabb vid WVU. "Jag gillar vetenskapen och detektivarbetet som går till forskning. Och det här var ett kallt fall där vi visste att det fanns potentiella bevis."

Genom datortomografi (CT) avbildning, Lamsdell och hans team hittade bevisen, som publiceras i Aktuell biologi .

Forskare lyckades studera andningsorganen i den tredimensionella eurypteriden, vilket ledde till två fynd som stod ut för Lamsdell. Först, han märkte att varje gäl på sjöskorpionen var sammansatt av en serie plattor. Men baksidan innehöll färre tallrikar än framsidan, får forskare att ifrågasätta hur det ens kunde andas.

Sedan nollställde de pelare som förbinder gälens olika plattor, som ses hos moderna skorpioner och spindlar, sa Lamsdell. Dessa pelare, eller små vävnadsstrålar, kallas trabeculae.

"Det håller isär gälarna så att de inte kollapsar när de är uppe i vattnet, " Lamsdell förklarade. "Det är något som moderna spindeldjur fortfarande har. Att hitta det var den sista indikationen.

"Anledningen till att vi tror att de kom in på land var för att flytta mellan vattenpölar. De kunde också lägga ägg i mer skyddade, säkrare miljöer och migrera tillbaka till det öppna vattnet."

Upptäckten av luftandande strukturer i eurypteriderna indikerar att terrestra egenskaper förekom i spindeldjursstammen, forskarna skrev, vilket tyder på att spindeldjurens förfader var halvjordiska.

Förutom Lamsdell och McCoy, medförfattare inkluderar Opal Perron-Feller från Oberlin College och Melanie Hopkins från American Museum of Natural History.

Nu när Lamsdell har knäckt fallet i hans bakhuvud i över 20 år, han tror att det finns mer att gräva fram från fossilet. Han noterade att sjöskorpionens bakben expanderar till en paddelform, som han misstänker skulle ha använts för att simma. Deras ben hade också spikar som malde ihop mat åt dem som de manövrerade in i munnen, Lamsdell tillade.

"En av de saker som skulle vara riktigt cool att göra är att utveckla den här modellen och försöka rekonstruera exakt hur benen kunde röra sig och hur de var placerade, "Lamsdell sa, "som att rekonstruera fossilet som ett levande djur."