最早的爬行动物足迹改写了四足动物进化的时间线

发表在《自然》杂志上的澳大利亚化石爪足迹的新发现，将爬行动物的起源时间推迟了至少3500万年，并改变了四足动物（有脊椎的陆地动物）起源的整个时间线。“我惊呆了，”乌普萨拉大学的Per Ahlberg说，他协调了这项研究。“一个人可以举起的单轨承重板，让我们对现代四足动物进化时所知道的一切产生了质疑。”四足动物起源的故事始于鱼类离开水，结束于这些第一批陆地殖民者的后代多样化为现代两栖动物和羊膜动物（包括爬行动物、鸟类和哺乳动物）的祖先。

这些事件的时间线似乎很明确：第一批四足动物在泥盆纪时期进化，现代群体的最早成员出现在接下来的石炭纪时期。最早的羊膜化石来自石炭纪晚期，约3.2亿年前。

3.5亿年前爬行动物足迹的3D动画再现，以及发现这一发现的岩石板的年龄。来源：弗林德斯大学（Monkeystack Productions）

这使研究人员得出结论，现代群体进化辐射的开始，即两栖动物和羊膜动物祖先分离的进化树上的点（也称为“四足动物冠群节点”），位于大约3.55亿年前的最早石炭纪。泥盆纪时期被视为居住着更原始的四足动物和过渡的“鱼足类”，如Tiktaalik。

两位共同撰写这项研究的业余古生物学家发现了一块来自澳大利亚最早石炭纪的砂岩板，大约有3.55亿年的历史，改变了这一切。它带有保存完好的长趾足脚印，尖端有明显的爪印。这些是迄今为止发现的最早的爪脚印。

该研究的合著者、乌普萨拉大学的Grzegorz Niedźwiedzki说：“当我第一次看到这个标本时，我非常惊讶。几秒钟后，我注意到有明显保存的爪痕。”。Ahlberg补充道：“爪存在于所有早期的羊膜动物中，但几乎从不存在于其他四足动物中。爪划痕和脚的形状的结合表明，足迹制造者是一种原始爬行动物。”。进一步的支持来自波兰的新化石爬行动物足迹，也在研究中提出；虽然没有澳大利亚的记录那么古老，但也比以前的记录要古老得多。

爬行动物起源的重新校准影响了四足动物进化的整个时间线。四足动物冠群节点必须比最早的羊膜更早，因为它是树上更深的分支点，但确切的年龄是多少？作者通过结合化石和现代DNA的数据来解决这个问题。

前脚（manus）的脚印以黄色显示，后脚（pes）以蓝色显示。图片来源：Grzegorz Niedźwiedzk澳大利亚石板的完全标记图像，显示了对轨道的解释。前脚（manus）的脚印以黄色显示，后脚（pes）以蓝色显示。平板上有两条轨道A和B。对于每一条轨道，足迹编码如下：Am1到Am4表示“轨道A，手动打印1”到“轨道A、手动打印4”。Ap1等表示“轨道A，pes打印1”等。Bm-1-4和Bp1-4表示轨道B的相同含义。连接打印的蓝色和黄色锯齿线表示每个轨道中manus和pes打印的顺序。白色椭圆形旁边的标签“Ip”表示“孤立的pes打印”，即面向轨道相反方向的单个足迹。Image caption：Grzegorz Niedźwiedzk

Ahlberg解释道：“这一切都与树中不同分支的相对长度有关。”

“在基于活体动物DNA数据的家谱中，分支的长度不同，反映了每个分支段的遗传变化数量。这不依赖于化石，因此对于研究化石记录较差的进化阶段非常有帮助。”

Ahlberg说：“澳大利亚足迹板大约有50厘米宽，目前它代表了冈瓦纳最早石炭纪四足动物的整个化石记录，冈瓦纳是一个由非洲、南美洲、南极洲、澳大利亚和印度组成的巨大超级大陆。谁知道那里还生活着什么？”。p