De flesta fossila albanerpetontider är krossade eller i oordning. Den här CT-bilden visar en utsökt bevarad vuxen albanerpetontidskalle som hjälper forskare att återuppleva dessa utdöda amfibier. Kredit:Edward Stanley/Florida Museum of Natural History/VGStudioMax3.4
Fossiler av bisarra, bepansrade amfibier, kända som albanerpetontider, ger det äldsta beviset på en tunga av slangbella, visar en ny vetenskapsstudie.
Trots att de har ödlliknande klor, fjäll och svansar, albanerpetontider - barmhärtigt kallade "albies" för korta - var amfibier, inte reptiler. Deras härstamning var skild från dagens grodor, salamanders och caecilianer och går tillbaka minst 165 miljoner år, dog ut för bara cirka 2 miljoner år sedan.
Nu, en uppsättning 99 miljoner år gamla fossiler omdefinierar dessa små djur som sittande och väntande rovdjur som ryckte byten med en projektil som avfyrade deras tunga – och inte underjordiska gravar, som en gång trodde. fossilerna, en som tidigare felidentifierats som en tidig kameleont, är de första albies som upptäckts i dagens Myanmar och de enda kända exemplen i bärnsten.
De representerar också ett nytt släkte och art:Yaksha perettii, uppkallad efter skattbevakande andar kända som yakshas i hinduisk litteratur och Adolf Peretti, upptäckaren av två av fossilerna.
"Denna upptäckt lägger till en supercool bit till pusslet för denna obskyra grupp konstiga små djur, " sa studiens medförfattare Edward Stanley, chef för Florida Museum of Natural Historys laboratorium för digital upptäckt och spridning. "Att veta att de hade den här ballistiska tungan ger oss en helt ny förståelse av hela den här härstamningen."
Ett lyckligt misstag
Upptäckten började med en humla.
2016, Stanley och Juan Diego Daza, huvudförfattare till vetenskapsstudien och biträdande professor i biologiska vetenskaper vid Sam Houston State University, publicerade en tidning som presenterade ett dussintal sällsynta bärnstens fossila ödlor - eller så trodde de. Ett ungt exemplar hade en hop med förvirrande egenskaper, inklusive ett specialiserat tungben. Efter mycket debatt och samråd med kollegor, forskarna kallade det till slut en gammal kameleont, cirka 99 miljoner år gammal, en uppskattning baserad på radiometrisk datering av kristaller på platsen där fossilet hittades.
När hon läste studien, Susan Evans, professor i ryggradsdjursmorfologi och paleontologi vid University College London och en albie-expert, kände omedelbart igen det förbryllande exemplaret. Det var ingen kameleont. Hon mailade Daza.
"Jag minns att som en av de värsta dagarna i mitt liv, " han sa.
Men tidningen väckte också uppmärksamheten från en oväntad medarbetare:Peretti, en gemolog som kontaktade Daza om en annan samling av bärnstensfärgade fossila ödlor från samma region i Myanmar. (Notera:Brytningen och försäljningen av burmesisk bärnsten är ofta inblandad i kränkningar av mänskliga rättigheter. Peretti förvärvade fossilerna lagligt från företag som följer en strikt etisk kod. Mer information finns i en etikförklaring i slutet av denna berättelse).
Per Dazas rekommendation, Peretti skickade samlingen till University of Texas i Austin för CT-skanning, ett sätt att klargöra vad som finns inuti. När Daza började rensa upp skanningarna, ett fossil i synnerhet fångade hans blick - den fullständiga skallen av en vuxen albie.
De flesta fossila albies krossas platt eller ett virrvarr av ben i oordning. 1995, Evans publicerade den första beskrivningen av ett komplett exemplar, utgrävdes i Spanien, men "det var väldigt roadkill, " sa hon. Även bärnstensfossiler lider nedbrytning, och mjuka vävnader kan mineralisera, blir svåra att arbeta med.
Detta exemplar, dock, var inte bara tredimensionell, "den var i nyskick, " sa Stanley. "Allt var där det skulle vara. Det fanns till och med lite mjukvävnad, " inklusive tungkudden och delar av käkmusklerna och ögonlocken.
Albanerpetontider är den fjärde huvudgruppen av amfibier, gå med grodor, salamandrar och caecilianer. Men de försvann för cirka 2 miljoner år sedan. Nya fossiler, såsom skallen som visas i denna röntgenbild, föreslår att dessa djur var sittande och väntande rovdjur, inte grävare som tidigare trott. Kredit:Edward Stanley/Florida Museum of Natural History/VGStudioMax3.4
Det var också den vuxna motsvarigheten till den unga albie som hade misstats för en kameleont.
När Daza skickade skanningen till Evans, hon blev bländad av dess rika detaljer.
"Alla mina jular har kommit på en gång!" skrev hon tillbaka.
"Konstigt och underbart"
En gång klassad som salamander, albies stiplade, förstärkta skallar fick många forskare att anta att de var grävare. Ingen föreställde sig att de hade en kameleontliknande livsstil, sa Stanley. Men, han lade till, "om du tänker felidentifiera en albie som vilken som helst ödla, en kameleont är absolut vad du skulle landa på."
Även om den ena är en groddjur och den andra en reptil, de delar flera funktioner, inklusive klor, vågar, massiva ögonhålor och – vi vet nu – en projektilmatningsmekanism.
Kameleontungan är en av de snabbaste musklerna i djurriket och kan raketa från 0 till 60 mph på en hundradels sekund hos vissa arter. Den får sin hastighet från en specialiserad acceleratormuskel som lagrar energi genom att dra ihop sig och sedan starta den elastiska tungan med en rekyleffekt. Om de tidigaste albierna också hade ballistiska tungor, funktionen är mycket äldre än de första kameleonterna, som kan ha dök upp för 120 miljoner år sedan. Fossila bevis tyder på att albies är minst 165 miljoner år gamla, även om Evans sa att deras härstamning måste vara mycket äldre, originating more than 250 million years ago.
Comparison of skeletal components in three tetrapods with ballistic tongues. Holotype of Yaksha perettii (GRS-Ref-060829) showing the preserved soft tissue (pink), including the tongue in lateral (A) and ventral (B) views. Diffusible iodine-based contrast-enhanced computer tomographies (DiceCT) of a leaf litter chameleon [Brookesia sp. UADBA:herps:15550 (31)] in lateral (C) and ventral (D) views. DiceCT of lungless salamander [Bolitoglossa porrasorum UF156522 (32)] in lateral (E) and ventral (F) views. Credit:Daza et al., Science (2020)
While armed with a rapid-fire tongue, Y. perettii was tiny:Based on the fossil skull, Daza estimates the adult was about 2 inches long, not including the tail. The juvenile was a quarter that size.
"We envision this as a stocky little thing scampering in the leaf litter, well hidden, but occasionally coming out for a fly, throwing out its tongue and grabbing it, " Evans said.
The revelation that albies had projectile tongues helps explain some of their "weird and wonderful" features, such as unusual jaw and neck joints and large, forward-looking eyes, a common characteristic of predators, Hon sa. They may also have breathed through their skin, as salamanders do.
Even though the specimens are remarkably preserved, Stanley said CT scanning was essential to the analysis, revealing fine-scale features obscured in the cloudy amber.
"They only come to life with CT scanning, " he said. "Digital technology is really key with this amber material."
Digitization also enabled the researchers, scattered around the world and hunkered down during COVID-19 quarantines, to collaboratively analyze and describe the specimens—and then make the same material digitally available to others.
Isolated elements of the holotype skull of Yaksha perettii (GRS-Ref-060829). Fused (or tightly paired) premaxillae (A to C), parietal (D and E), frontal (F to H), left maxilla (I to K), basicranium (L to P), and left mandible (Q and R). Lateral [(A), (H), (I), (O), and (Q)], medial [(J) and (R)], anterior [(B) and (L)], posterior [(C) and (P)], dorsal [(D), (F), and (M)], and ventral [(E), (G), (K), and (N)] views. Credit:Daza et al., Science (2020)
How are albanerpetontids related to other amphibians?
Despite the level of preservation and completeness of the Y. perettii specimens, albies' exact place in the amphibian family tree remains a mystery. The researchers coded the specimens' physical characteristics and ran them through four models of amphibian relationships with no clear results. The animals' unusual combination of features is likely to blame, Evans said.
"In theory, albies could give us a clue as to what the ancestors of modern amphibians looked like, " she said. "Unfortunately, they're so specialized and so weird in their own way that they're not helping us all that much."
But Y. perettii does put albies on a new part of the map. Northwest Myanmar was likely an island 99 million years ago and possibly a remnant from Gondwana, the ancient southern continental landmass. With two exceptions in Morocco, all other fossil albies have been found in North America, Europe and East Asia, which formerly formed a northern continental landmass. Daza said Y. perettii may have rafted to the island from mainland Asia or could represent a new southern record for the group.
We just missed them
With such a wide distribution, why did albies vanish into extinction while frogs, salamanders and caecilians still exist today?
We don't know. Albies almost survived to the present, fading out about 2 million years ago, possibly late enough to have crossed paths with our earliest hominid relatives, Evans said.
"We only just missed them. I keep hoping they're still alive somewhere."