La pelle fossilizzata e altri tessuti molli sono estremamente rari ed è solo in condizioni speciali che questi fossili più rari vengono preservati.
La maggior parte della pelle è conservata come impronta nella roccia, ma in rare condizioni e probabilità incalcolabili, può formarsi un fossile 3D della pelle reale. Questi fossili offrono una finestra eccezionale sull'aspetto, l'evoluzione e l'anatomia degli animali preistorici.
Come studenti laureati del Reisz Lab di paleontologia dei vertebrati dell'Università di Toronto, studiamo questi fossili per contribuire a rispondere a domande cruciali sulle principali innovazioni evolutive.
Il nostro studio, pubblicato su Current Biology , descrive in dettaglio la straordinaria scoperta non solo di impressioni, ma anche di un fossile 3D di pelle come fogli di carbonio isolati, sottili come un rasoio, provenienti da un sistema di grotte vecchio di 289-286 milioni di anni. Questi fossili sono stati trovati e donati al Reisz Lab da Bill May (un prolifico collezionista locale).
Hanno una struttura sorprendentemente simile ai coccodrilli moderni e forniscono informazioni su come alcuni dei primi tetrapodi si sono evoluti per vivere sulla terra. La pelle fossilizzata è così ben conservata che le sue strutture interne possono essere identificate ed è il più antico fossile attualmente conosciuto.
Questi fossili appartengono a una sorta di amniote, ovvero un gruppo eterogeneo di animali rappresentato oggi da mammiferi, rettili e uccelli. I primi amnioti erano rettili e si pensa siano emersi da anfibi preistorici nel tardo periodo Carbonifero, circa 318 milioni di anni fa.
Questi primi amnioti videro molte innovazioni evolutive che permisero loro di adattarsi alle sfide di uno stile di vita completamente terrestre, comprese diverse modifiche all'epidermide, lo strato più esterno della pelle.
Uno dei maggiori ostacoli alla vita sulla terraferma è la ritenzione idrica. I primi tetrapodi a condurre una vita prevalentemente terrestre furono gli anfibi la cui pelle tendeva a seccarsi. In quanto tali, rimasero legati ad un ambiente acquatico e vissero uno stile di vita semi-acquatico per almeno parte della loro vita. Questi primi anfibi conservavano persino le scaglie ossee tipiche dei loro antenati pesci.
Fu solo con l’evoluzione dei rettili, la cui pelle è particolarmente adatta alla ritenzione idrica, che questi pionieri poterono adottare stili di vita pienamente terrestri. Ciò ha comportato un'epidermide ispessita con proteine differenziate di cheratina alfa e beta, formando così le prime squame epidermiche in grado di fornire una superficie cornea durevole e impermeabile, molto simile a quella dei rettili moderni.
Descriviamo inoltre in dettaglio la conservazione di tali bande cornee dell'epidermide nel primo rettile Captorhinus aguti . Queste fasce sono disposte secondo uno schema concentrico lungo la schiena dell'animale, una disposizione che avrebbe promosso la flessibilità durante il movimento ondulatorio laterale della camminata del rettile. Simili bande di scaglie epidermiche si osservano in modo più evidente anche nelle moderne lucertole vermi.
Un sistema di grotte perfetto
Questi fossili eccezionali sono stati scoperti in un sistema di grotte vicino a Richards Spur, in Oklahoma. Questo sistema di grotte è costituito da estese reti carsiche, che spesso appaiono come fessure verticali scavate dall'acqua nel calcare circostante.
Questa località è nota per essere il più ricco assemblaggio di vertebrati terrestri dell'intera era Paleozoica. L'abbondanza di scheletri in gran parte disarticolati è probabilmente il risultato della deposizione dei resti durante le grandi piogge monsoniche. I resti articolati o semi-articolati sono meno comuni e potrebbero essere il risultato della caduta di animali in queste grotte o del lavaggio in un unico pezzo.
È noto che le condizioni delle caverne favoriscono la conservazione dei resti animali attraverso l'essiccazione, la permeazione da parte di acque sotterranee ricche di minerali e il seppellimento da parte di sedimenti fini.
Nella località di Richards Spur, tale conservazione è stata probabilmente aiutata dalle infiltrazioni di idrocarburi petroliferi, che hanno colorato di nero o marrone la maggior parte dei fossili. La saturazione dei resti prima o subito dopo la deposizione probabilmente ha influenzato la crescita dei minerali coinvolti nella produzione dei fossili, quindi era più probabile che fossero ben fossilizzati. Probabilmente anche l'essiccazione ha svolto un ruolo fondamentale nell'eccezionale conservazione della pelle, prolungandone la longevità strutturale prima della fossilizzazione.
Questi straordinari fossili di pelle non solo fanno luce sulle innovazioni cruciali necessarie per la conquista della terra da parte dei primi amnioti, ma evidenziano anche l'influenza unica delle condizioni delle caverne e degli idrocarburi filtrati dal petrolio sulla produzione di fossili eccezionali.
Informazioni sul giornale: Biologia attuale
Fornito da The Conversation
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