É difícil encontrar pele fóssil, mas uma descoberta rara revela pistas sobre a evolução da água para a terra
(A) Molde de pele tridimensional e seções transversais associadas (B-C), bem como (D-J) fósseis de compressão, todos de amniotas desconhecidos, mostrando variação significativa na morfologia externa, padrão e distribuição de escamas epidérmicas. Crédito:EDMoney &T. Maho, CC BY A pele fossilizada e outros tecidos moles são extremamente raros, e é apenas sob condições especiais que estes fósseis mais raros são preservados.
A maior parte da pele é preservada como impressões na rocha, mas sob condições raras e probabilidades incalculáveis, um fóssil 3D da pele real pode se formar. Esses fósseis fornecem uma janela excepcional para a aparência, evolução e anatomia dos animais pré-históricos.
Como estudantes de pós-graduação no Laboratório Reisz de paleontologia de vertebrados da Universidade de Toronto, estudamos esses fósseis para ajudar a responder questões críticas em torno das principais inovações evolutivas.
Pele fossilizada
Nosso estudo, publicado em Current Biology , detalha a notável descoberta não apenas de impressões, mas também de um fóssil 3D de pele como folhas finas de carbono isoladas de um sistema de cavernas de 289 a 286 milhões de anos. Esses fósseis foram encontrados e doados ao Laboratório Reisz por Bill May (um prolífico colecionador local).
Eles têm uma textura muito semelhante à dos crocodilos modernos e fornecem informações sobre como alguns dos primeiros tetrápodes evoluíram para viver na terra. A pele fossilizada está tão bem preservada que suas estruturas internas podem ser identificadas e é o fóssil mais antigo conhecido atualmente.
Esses fósseis pertencem a uma espécie de amniota, que é um grupo diversificado de animais representado hoje por mamíferos, répteis e aves. Os primeiros amniotas eram répteis e acredita-se que tenham surgido de anfíbios pré-históricos no final do período Carbonífero, há cerca de 318 milhões de anos.
Estes primeiros amniotas viram muitas inovações evolutivas que lhes permitiram adaptar-se aos desafios de um estilo de vida totalmente terrestre, incluindo várias modificações na epiderme, a camada mais externa da pele.
Pele para viver na terra
Um dos maiores obstáculos à vida em terra é a retenção de água. Os primeiros tetrápodes a levar uma vida predominantemente terrestre foram os anfíbios cuja pele tinha tendência a secar. Como tal, permaneceram ligados a um ambiente aquático e viveram um estilo de vida semiaquático durante pelo menos parte das suas vidas. Esses primeiros anfíbios ainda mantiveram escamas ósseas típicas de seus ancestrais peixes.
Foi só com a evolução dos répteis, com a sua pele especialmente adequada para a retenção de água, que estes pioneiros foram capazes de adoptar estilos de vida totalmente terrestres. Isto envolveu uma epiderme espessada com proteínas alfa e beta queratina diferenciadas, formando assim as primeiras escamas epidérmicas capazes de fornecer uma superfície córnea durável e impermeável, muito semelhante à dos répteis modernos.
Também detalhamos a preservação dessas faixas córneas da epiderme no réptil primitivo Captorhinus aguti . Essas faixas estão dispostas em um padrão concêntrico ao longo das costas do animal, um arranjo que teria promovido flexibilidade durante o movimento ondulante lateral do caminhar dos répteis. Faixas semelhantes nas escamas epidérmicas também são observadas com mais destaque nos lagartos vermes modernos.
Uma representação 3D de Captorhinus aguti com faixas córneas. Crédito:E.D. Mooney e T. Maho, CC BY
Um sistema de cavernas perfeito
Esses fósseis excepcionais foram descobertos em um sistema de cavernas perto de Richards Spur, Oklahoma. Este sistema de cavernas consiste em extensas redes cársticas, que muitas vezes aparecem como fissuras verticais escavadas pela água no calcário circundante.
Esta localidade é conhecida por ser o mais rico conjunto de vertebrados terrestres de toda a Era Paleozóica. A abundância de esqueletos em grande parte desarticulados é provavelmente o resultado da deposição dos restos mortais durante grandes chuvas de monções. Restos articulados ou semi-articulados são menos comuns e podem ser o resultado de animais caindo nessas cavernas ou sendo levados inteiros.
Sabe-se que as condições das cavernas promovem a preservação de restos de animais através da dessecação, permeação por águas subterrâneas ricas em minerais e soterramento por sedimentos finos.
Na localidade de Richards Spur, essa preservação foi provavelmente auxiliada por hidrocarbonetos de infiltração de petróleo, que mancharam a maioria dos fósseis de preto ou marrom. A saturação dos restos antes ou logo após a deposição provavelmente influenciou o crescimento dos minerais envolvidos na produção dos fósseis, de modo que era mais provável que estivessem bem fossilizados. A dessecação provavelmente também desempenhou um papel crítico na preservação excepcional da pele, prolongando a sua longevidade estrutural antes da fossilização.
Estes notáveis fósseis de pele não só lançam luz sobre inovações críticas necessárias para a conquista de terras pelos primeiros amniotas, mas também destacam a influência única das condições das cavernas e dos hidrocarbonetos de infiltração de petróleo na produção de fósseis excepcionais.
