来自中国、欧洲和美国的研究人员,包括斯图加特国家自然历史博物馆和霍恩海姆大学的古生物学家Stephan Spiekman博士,描述了一种长颈海生爬行动物Austronaga minuta的罕见标本。尽管其祖先生活在陆地上,但到了中三叠世,Austronaga已经发展出适应水生生活的复杂特征。
该化石近乎完整,不仅保存了该动物的大部分骨骼,还保存了其消化系统的大部分。利用现代分析技术,研究人员识别出了包括胃、肝脏和肠道在内的多个内部器官。这是已知最古老的在爬行动物中保存下来的基本完整的消化系统实例。
这些发现已发表在Science Advances上。
为海洋生活而生的小型爬行动物
在三叠纪时期,长颈海生爬行动物在覆盖现今中国部分地区的海洋中很常见,科学家已经发现了几个不同物种的化石。即便如此,新研究的Austronaga minuta标本依然脱颖而出。
该动物体长仅约60厘米,却有着异常细长的颈部和尾部。其解剖结构表明,它已经高度特化以适应游泳。长尾可能提供了推进力,而细长、鳍状的前肢则有助于转向和稳定。它的后肢要小得多,似乎对游泳的贡献甚微。
这种身体结构尤其令人惊讶,因为尽管采用了相似的游泳策略,Austronaga与鱼龙或巨型沧龙等著名的海生爬行动物并没有密切的亲缘关系。相反,Austronaga与陆生主龙类有密切的亲缘关系,后者是一个更广泛的爬行动物类群,包括鳄鱼和恐龙。
“在恐龙时代,主龙类及其祖先是陆地上最多样化的爬行动物群体,但我们一直认为它们对海洋生活的适应是有限的。然而,Austronaga的发现表明,这一谱系的早期代表已经发展出对海洋生活的复杂适应能力,可与其他更著名的化石海生爬行动物类群相媲美,”长颈海生爬行动物专家、该研究的合著者Stephan Spiekman博士说。
已知最古老的基本完整的爬行动物消化系统
当研究人员检查其肋骨之间保存的一个深色区域时,这块化石变得更加不同寻常。进一步的分析表明,该物质代表了一个基本完整的消化道的遗骸。
科学家们使用了包括紫外光摄影和质谱分析在内的几种技术来研究该物质,并识别出多个内部器官。
“与Austronaga高度特化的体型相比,其内部器官似乎变化较小。保存下来的器官包括位于前部的一个大的囊状胃,其后是一个引人注目的红色肝脏,其中仍可检测到血红蛋白的痕迹。在肝脏后面是一根长而简单的管子,构成了小肠和大肠。整体排列表明,Austronaga的消化系统在结构上相对简单,”该研究的第一作者、北京古脊椎动物与古人类研究所的海生爬行动物专家王伟博士说。“这块化石是已知最古老的爬行动物基本完整消化系统的实例。”
尽管这种爬行动物具有高度特化的游泳解剖结构,但其消化器官似乎保留了相对简单的排列。
“虽然今天的鸟类和鳄鱼有一个分为两部分的胃,但Austronaga只有一个单胃室。这表明主龙类的胃最初非常简单,只是在后来的进化过程中才发生了演化,”该研究的作者之一、苏格兰国家博物馆的Nick Fraser博士解释道。“同样引人注目的是,Austronaga有一个相当短且不复杂的消化道,与今天以鱼为食的爬行动物非常相似。”
爬行动物演化的新线索
这一发现为研究人员提供了一幅关于早期海生爬行动物外部和内部解剖结构的异常完整的快照。它还为陆生主龙类的一些亲缘物种多快发展出对海洋生活的复杂适应能力提供了新证据。
该研究由来自北京古脊椎动物与古人类研究所(中国)、苏格兰国家博物馆(英国)、斯图加特国家自然历史博物馆(德国)、霍恩海姆大学(德国)、芝加哥菲尔德自然历史博物馆(美国)、罗平生物群国家地质公园(中国)和苏黎世大学(瑞士)的科学家共同完成。
这项工作是针对现代爬行动物类群早期历史以及栖息在三叠纪海洋中的爬行动物多样性更广泛调查的一部分。研究人员希望未来的发现能提供关于海生爬行动物及其留在陆地上的亲缘物种演化历史的更多线索。
该化石现存于北京。