科學家發(fā)現(xiàn)最古老的爬行動物足跡，改寫進化時間線

被稱為四足動物是當今許多物種（包括人類）進化的關鍵一步。

我們的新發(fā)現(xiàn)今日發(fā)布于自然界，詳細介紹了在澳大利亞發(fā)現(xiàn)的古代化石足跡，這些足跡顛覆了所有四足動物的早期進化時間線。它還表明，故事的主要部分可能發(fā)生在南部的岡瓦納超級大陸。

這條化石軌道低語著，我們一直在錯誤的時間，也許是錯誤的地方尋找現(xiàn)代四足動物的起源。

第一只腳踏上陸地

四足動物起源于很久以前泥盆紀，當奇怪的葉鰭魚開始從水中拖出時，大約是在 3.9 億年前。

這個祖先種群后來分裂成兩個主要的進化線。一個導致了現(xiàn)代兩棲動物，如青蛙和蠑螈。另一個導致了羊膜，其卵中含有保護發(fā)育中的胎兒的羊膜。

今天，羊膜動物包括所有爬行動物、鳥類和哺乳動物。它們是迄今為止最成功的四足動物群，數(shù)量超過 27,000 種爬行動物、鳥類和哺乳動物。

它們占據(jù)了陸地上的所有環(huán)境，征服了空氣，許多人以驚人的成功方式重返水中。但化石記錄顯示，這個羊膜類群的最早成員很小，看起來更像蜥蜴。他們是怎么出現(xiàn)的？

已知最古老的四足動物一直被認為是原始的類似魚的形式，例如Acanthostega，幾乎無法在陸地上移動。

大多數(shù)科學家都認為，兩棲動物和羊膜動物在大約 3.55 億年前的石炭紀開始時分離。在這一時期的后期，羊膜動物譜系進一步分裂為哺乳動物和爬行動物加鳥類的祖先。

現(xiàn)在，這幅整潔的畫面分崩離析。

奇特的軌道

我們發(fā)現(xiàn)的關鍵是一塊 35 厘米寬的砂巖板，來自維多利亞州東部曼斯菲爾德附近的 Taungurung 鄉(xiāng)村。

石板上覆蓋著爪足的腳印，這些腳印只能屬于早期羊膜動物，很可能是爬行動物。它將羊膜動物的起源至少推遲了 3500 萬年。

盡管大小和形狀差異很大，但所有羊膜都有某些共同特征。首先，如果我們的四肢有手指和腳趾，那么這些肢體幾乎總是有爪子——或者說是指甲，就人類而言。

在其他四足動物群中，不會出現(xiàn)真正的爪子。即使是在一些兩棲動物中看到的爪狀、硬化的腳趾尖也極為罕見。

爪子通常會在腳印上留下明顯的痕跡，為化石腳印是否由羊膜動物留下提供線索。

最古老的爪狀足跡

以前最古老的爬行動物化石記錄是基于大約 3.18 億年前來自北美和歐洲的腳印和骨骼。

歐洲最古老的爬行動物足跡記錄來自波蘭的西里西亞，我們的論文也揭示了這一新發(fā)現(xiàn)。它們大約有 3.28 億年的歷史。

然而，澳大利亞的板塊比這要古老得多，可以追溯到 359 到 3.5 億年之間。它來自布羅肯河沿岸露頭的石炭紀巖石的最早部分（當?shù)卦∶竦奶展怕≌Z為 Berrepit）。

該地區(qū)長期以來一直以出產(chǎn)生活在湖泊和大河中的多種壯觀的魚類化石而聞名?，F(xiàn)在，我們第一次看到了河岸上的生活。

兩條化石足跡的軌道穿過板的上表面，其中一條越過了面向相反方向的孤立足跡。表面覆蓋著雨滴形成的凹坑，記錄了在腳印形成之前的短暫陣雨。這證明這些生物是在陸地上移動的。

所有的腳印都顯示出爪痕，有些是腳被拖著走的長劃痕。

腳的形狀與已知的早期爬行動物足跡相匹配，因此我們確信這些腳印屬于羊膜動物。下面的簡短動畫提供了 3.55 億年前曼斯菲爾德周圍古代環(huán)境的重建，并展示了足跡是如何形成的。

重寫時間線

這一發(fā)現(xiàn)對所有四足動物的起源時間線產(chǎn)生了巨大影響。

如果羊膜動物在最早的石炭紀就已經(jīng)進化而來，正如我們的化石所示，羊膜動物和兩棲動物的最后一個共同祖先必須追溯到更久遠的泥盆紀時期。

我們可以通過以下方式估計拆分的時間比較相對長度活體四足動物基于 DNA 的家譜中的不同分支。這表明分裂發(fā)生在泥盆紀晚期，可能可以追溯到 3.8 億年前。

這意味著泥盆紀晚期世界不僅居住著原始的類似魚類的四足動物，而且是中間的“fishapods”，如著名的 Tiktaalik，但也通過高級形式，包括現(xiàn)存譜系的近親。那么，為什么我們還沒有找到他們的骨頭呢？

我們 slab 的位置提供了一個線索。

重大的進化問題

石炭紀羊膜動物的所有其他記錄都來自北半球稱為歐美洲的古老陸地，包括今天的北美和歐洲。歐美洲還生產(chǎn)了絕大多數(shù)泥盆紀四足動物化石。

新的澳大利亞化石來自岡瓦納，這是一個巨大的南部大陸，還包括非洲、南美洲、南極洲和印度。

在從南熱帶一直延伸到南極的這片廣袤陸地上，我們的小石板是目前唯一的四足動物化石石炭紀最早的部分.

泥盆紀的記錄也好不到哪里去。早期四足動物的岡瓦納化石記錄不完整得令人震驚，有巨大的空白可以隱藏——嗯，幾乎任何東西。

這一發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在提出了一個很大的進化問題。第一批現(xiàn)代四足動物，我們自己遙遠的祖先，是否早在它們傳播到赤道歐洲赤道陽光炙烤的半沙漠和熱氣騰騰的沼澤之前就出現(xiàn)在岡瓦納南部的溫帶泥盆紀景觀中？

這是很有可能的。只有更多的田野工作，揭示來自舊岡瓦納大陸的泥盆紀和石炭紀化石的新發(fā)現(xiàn)，有朝一日可能會回答這個問題。

我們感謝 Mansfield 地區(qū)的 Taungurung 人，這項科學工作就是在這里進行的。

約翰·朗，古生物學戰(zhàn)略教授，弗林德斯大學;Grzegorz Niedzwiedzki， 中生代生態(tài)系統(tǒng)首席科學家，烏普薩拉大學和Per Ahlberg， 進化生物生物學教授，烏普薩拉大學

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