Oltre 300 milioni di anni fa, i nostri antenati si discostarono dagli antenati dei rettili e iniziarono il viaggio evolutivo verso i mammiferi.
Come erano questi primi antenati? Per uno, non sembravano affatto mammiferi moderni. Il gruppo noto come sinapsidi-descritto come” rettili simili a mammiferi ” -sembrava molto più simile ai rettili, ma poteva essere distinto da un’unica grande apertura nella guancia, probabilmente per i muscoli della mascella. I sinapsidi ascesero lentamente alla cima della catena alimentare, ma sappiamo ancora molto poco dei primi 10 milioni di anni di evoluzione dei sinapsidi.
Come dottorandi in paleontologia, stavamo tutti lavorando su diversi aspetti dell’evoluzione dei primi tetrapodi — animali a quattro zampe. Noi tre abbiamo guidato un gruppo di ricerca diversificato che ha rivisitato alcuni fossili che erano stati descritti come un rettile precoce di nome Asaphestera, raccolti in Nuova Scozia. Il nostro studio ha portato a una serie di risultati sorprendenti, il più significativo dei quali è la nostra identificazione di Asaphestera come il primo fossile sinapside definitivo.
Joggins, un patrimonio mondiale dell’UNESCO
Originariamente chiamato Chegoggin dal popolo Mi’kmaq, le scogliere fossili di Joggins, N. S., conservano i resti di una vasta foresta fossile che — 318 milioni di anni fa — sarebbe stata situata all’equatore. Tra i ceppi di alberi e tronchi fossilizzati, molti dei quali sono conservati in posizione verticale, è uno dei più ricchi reperti fossili dei primi tetrapodi.
Il significato di questi vasti letti fossili è stato riconosciuto secoli fa da alcuni dei principali geologi e paleontologi del 19 ° secolo, quando la teoria dell’evoluzione di Darwin stava rivoluzionando il campo della biologia. Fu alle scogliere fossili di Joggins che il geologo Charles Lyell sviluppò la sua teoria fondamentale per quanto riguarda la formazione del carbone e dove Lyell e il geologo Sir John William Dawson scoprirono quelli che erano, all’epoca, i primi fossili conosciuti di animali terrestri.
Da allora questi fossili animali sono stati periodicamente rivisitati, prima dal paleontologo irlandese Margaret Steen nel 1920 e poi dal paleontologo canadese Bob L. Carroll, padre della paleontologia dei vertebrati canadesi e professore di lunga data alla McGill University.
Il mistero delle origini dei mammiferi
I primi antenati dei mammiferi apparvero più di 300 milioni di anni fa. Tuttavia, proprio come gli antenati di altri gruppi di animali viventi, come anfibi e uccelli, i primi sinapsidi non assomigliavano ai mammiferi moderni. In particolare, distinguere i primi sinapsidi dai primi rettili può essere una vera sfida.
Anche se pensavamo di studiare un solo animale, Asaphestera intermedia, uno dei nostri risultati principali è stato riconoscere che quello che i precedenti paleontologi avevano pensato fosse un singolo animale era in realtà un composto di più fossili di almeno tre animali molto diversi! Potevamo essere certi solo di due di loro: un nuovo rettile che abbiamo chiamato Steenerpeton silvae e un sinapside precoce, Asaphestera platyris, con evidenza di una singola apertura temporale nel cranio.
La convoluzione originale di queste specie evidenzia quanto sottili fossero le differenze tra i primi antenati dei mammiferi e i primi rettili, e il valore di rivalutare le collezioni fossili storiche per valutare la loro identità alla luce di lavori più recenti. Asaphestera platyris fornisce la più antica prova di rettili simili a mammiferi nella documentazione fossile, stabilendo una data certa per la loro diversificazione circa 315 milioni di anni fa.
Il cambiamento climatico e il crollo della foresta pluviale
Le scogliere fossili di Joggins conservano un tempo giusto prima di un periodo di drastici cambiamenti climatici. Il periodo compreso tra 370 e 300 milioni di anni fa fu un periodo freddo nella storia della Terra, con ampie calotte di ghiaccio che coprivano gran parte dell’emisfero australe. Circa 307 milioni di anni fa, la Terra ha iniziato un processo di riscaldamento globale. Ciò culminò nella più grande estinzione di massa nella storia della Terra circa 50 milioni di anni dopo.
All’epoca, gran parte della regione equatoriale era coperta da foreste pluviali e paludi tropicali, che furono successivamente fossilizzate come estesi strati di carbone in Nord America e in Europa. Quando è iniziato il riscaldamento, questi habitat si sono prosciugati in un evento chiamato crollo della foresta pluviale carbonifera, che ha innescato una minore estinzione di massa in questi punti caldi della biodiversità.
I sopravvissuti erano tutti i primi rappresentanti di gruppi animali moderni, come anfibi moderni e rettili moderni, e mostravano adattamenti per sopravvivere in ambienti più secchi.
Joggins è unico nel preservare uno scorcio precoce di alcuni di questi gruppi moderni prima del crollo della foresta pluviale carbonifera. Quello che troviamo sono gli animali che sopravvissero al crollo della foresta pluviale vivevano insieme a molti degli animali che si estinsero, ma erano più rari, più piccoli e più difficili da identificare, come Asaphestera. Questo vola di fronte ad alcune idee sull’origine di questi gruppi successivi, che suggeriscono che questi animali più avanzati hanno avuto origine a quote più elevate o al di fuori dei tropici.
Abbiamo ancora una strada da percorrere per comprendere appieno questi primi membri del nostro lignaggio, ma questi importanti fossili provenienti dalla Nuova Scozia stanno indicando la strada.