Рептилию нашли на юге центральной части США
Каждый ваш вдох — это древнее наследие. Движение грудной клетки, межреберные мышцы, поток воздуха, поступающий в легкие, — механизм настолько привычен, что мы едва ли воспринимаем его как нечто удивительное. Но крошечная мумифицированная рептилия, умершая в пещере в Оклахоме примерно 289 миллионов лет назад, стала древнейшим примером дыхательной системы амниот — группы, в которую входят все рептилии, птицы, млекопитающие и их общие предки, одни из первых, кто освоил жизнь на суше.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, ученые описывают удивительную сохранность древнейшей из известных систем реберного дыхания у Captorhinus aguti, небольшого ящероподобного существа из раннего пермского периода. Мумифицированная окаменелость длиной всего несколько дюймов сохранила не только кости, но и трехмерную структуру кожи, кальцинированный хрящ и — что самое удивительное — остатки белка, которые почти на 100 миллионов лет старше предыдущего самого древнего образца.
Эти существа, размер которых варьировался от пяти сантиметров до нескольких футов, были одними из первых известных науке рептилий, которые начали экспериментировать с жизнью на суше. В свое время они процветали и были многочисленны.
Капторхинус был обнаружен в уникальных пещерных системах близ Ричардс-Спер, штат Оклахома. Это место настолько богато останками позднепалеозойской фауны, что здесь можно найти самое разнообразное собрание наземных позвоночных, известных по находкам той эпохи — времени, когда на Земле обитало наибольшее количество видов наземных позвоночных.
Уникальные условия, в которых находилось животное, в том числе просачивание углеводородов и бескислородная среда, позволили сохранить не только кости, но и кожу и хрящи животного, в результате чего образовалась трехмерная мумифицированная окаменелость, застывшая в позе смерти с рукой, прижатой к телу.
С помощью нейтронно-компьютерной томографии в специализированном центре в Австралии команда смогла заглянуть под скалу, не потревожив окаменелость. Ученые увидели, что туловище животного покрыто красивой кожей. Чешуйчатая кожа имела удивительную складчатую текстуру с концентрическими полосами, покрывающими большую часть тела от туловища до шеи. Рисунок напоминает чешую современных веретеницеобразных ящериц — небольших роющих рептилий, которые обитают и по сей день.
Но кожа — это лишь часть истории. Команда исследователей изучила три образца капторхинуса из формации Ричардс-Спер, которые в совокупности рассказали историю о дыхании. В одном образце они обнаружили сегментированную хрящевую грудину, грудные ребра, промежуточные ребра и структуры, соединяющие грудную клетку с плечевым поясом. Впервые в истории палеонтологии стало возможным рассмотреть эти структуры у древней рептилии и реконструировать полный дыхательный аппарат древней амниотиды.
До того как у амниот развилась эта система, доминирующей стратегией было дыхание через кожу и нагнетание воздуха в легкие с помощью рта и глотки. Современные земноводные в значительной степени полагаются на эти стратегии, но они плохо подходят для более активного образа жизни амниот. Грудное дыхание, при котором мышцы между ребрами расширяют и сжимают грудную полость, втягивая воздух глубоко в легкие, гораздо эффективнее: оно позволяет получать больше кислорода и выводить больше углекислого газа.
Использование грудных мышц стало эволюционным новшеством, сыгравшим ключевую роль в освоении суши предками современных рептилий и млекопитающих. Эта система, вероятно, также способствовала стремительному распространению ранних амниот, подготовив почву для их доминирования на суше.
Находка преподнесла и неожиданный сюрприз. Химический анализ с использованием синхротронной инфракрасной спектроскопии выявил остатки оригинальных белков, сохранившихся в костях, хрящах и коже. Эти органические молекулы, которые ранее никогда не встречались в окаменелостях палеозойской эры, почти на 100 миллионов лет старше предыдущего самого древнего образца, найденного в останках динозавра.
Сейчас окаменелости хранятся в Королевском музее Онтарио в Торонто, где их можно будет изучить в будущем.
Ученые раскрыли не только тайну дыхания амниот, но и тайну происхождения домашних собак.