Крошечная рептилия Captorhinus aguti, которая жила еще в раннем пермском периоде, стала настоящей сенсацией для палеонтологов. Хотя внешне она напоминала небольшую ящерицу, именно этот вид помог ученым понять, когда у амниотов – группы, к которой относятся современные рептилии, птицы, млекопитающие и их общие предки – сформировалась система дыхания, которая используется и сегодня, пишет SciTechDaily.

Смотрите также Окаменелые останки древних родственников крокодила показывают, что они ходили на двух ногах

Как древняя рептилия изменила представление об эволюции дыхания?

Исследование опубликовали в журнале Nature. Ученые выяснили, что эта рептилия имела древнейший известный пример так называемого реберного дыхания – механизма, когда межреберные мышцы расширяют грудную клетку, позволяя легким наполняться воздухом.

Иллюстрированная схема скелета в полный срез в левом боковом ракурсе / Фото Nature

Автор исследования, Итан Муни, объяснил, что Captorhinus был чрезвычайно важным для понимания ранней эволюции амниотов. По его словам, эти небольшие рептилии были одними из первых позвоночных, которые смогли полноценно освоить жизнь на суше.

Окаменелость нашли вблизи Ричардс-Спур в американском штате Оклахома. Это место давно известно исключительной сохранностью ископаемых остатков позднего палеозоя. Именно здесь находят одно из самых богатых собраний наземных позвоночных того времени.

Особые условия – нефтяные углеводороды и бескислородный ил – позволили сохранить не только кости, но и мягкие ткани: кожу, хрящи и даже остатки белков. В результате окаменелость выглядит почти как мумия – трехмерное тело, сохранившееся в последней позе, с подогнутой под туловище лапой.

Для изучения образца ученые использовали нейтронную компьютерную томографию в специализированном центре в Австралии. Такой метод позволил увидеть внутренние структуры без повреждения ископаемой находки.

На изображении ниже видно скелет и хрящи, включая грудину и грудные ребра (стрелка указывает на место, где должна была бы быть голова).

а) фото образца; б) цифровое изображение, полученное с помощью технологии nCT / Фото Nature

Во время анализа исследователи заметили тонкие текстурированные структуры вокруг костей. Оказалось, что это остатки кожи, которая сохранилась вокруг туловища. Чешуя имела характерную складчатую, "гармошкообразную" текстуру с концентрическими полосами от туловища к шее. Она напоминает кожу современных червеобразных ящериц.

Что нового о дыхании узнали ученые?

Главное открытие касалось не кожи, а именно дыхательной системы. Изучив три экземпляра Captorhinus из этого региона, ученые смогли воссоздать строение грудной клетки. Один из образцов сохранил сегментированную хрящевую грудину, грудные ребра, промежуточные ребра и соединения между ребрами и плечевым поясом.

Это позволило впервые полностью реконструировать систему дыхания раннего амниота. Речь идет о costal aspiration breathing – реберное дыхание, когда расширение и сжатие грудной клетки обеспечивают поступление воздуха в легкие.

До появления такого механизма амфибии использовали другой способ: частично дышали через кожу, а также прокачивали воздух ртом и горлом. Такая система работает и сегодня у многих земноводных, но она существенно ограничивает физическую активность.

Реберное дыхание стало настоящим прорывом, ведь позволило получать больше кислорода и эффективнее выводить углекислый газ. Это сделало ранних амниотов значительно активнее и лучше приспособленными к жизни на суше.

Роберт Райз отметил, что система, обнаружена в Captorhinus, вероятно является предковой формой того типа дыхания, который сегодня имеют рептилии, птицы и млекопитающие, включая человека.

Больше интересных находок

Еще одно не менее важное открытие касалось молекулярных остатков. С помощью синхротронной инфракрасной спектроскопии исследователи обнаружили следы оригинальных белков в костях, хрящах и коже.

Эти белковые остатки оказались самыми древними из всех, которые когда-либо находили в ископаемых останках. Они примерно на 100 миллионов лет старше предыдущих подобных находок, известных из динозавровых окаменелостей.

Итан Муни отметил, что это открытие существенно меняет представление науки о границах сохранения мягких тканей в ископаемом состоянии.

Сейчас эти образцы хранятся в Royal Ontario Museum в Торонто, где их и в дальнейшем исследуют. Ученые надеются, что эта находка поможет еще глубже понять, как ранние позвоночные осваивали сушу и какие эволюционные изменения позволили им стать предками современных наземных животных.