För över 300 miljoner år sedan divergerade våra förfäder från reptilens förfäder och började den evolutionära resan mot att bli däggdjur.
vad var dessa tidigaste förfäder som? För en såg de ingenting ut som moderna däggdjur. Gruppen känd som synapsider — beskriven som ”däggdjursliknande reptiler”-såg mycket mer ut som reptiler men kunde särskiljas av en enda stor öppning i kinden, sannolikt för käkmuskler. Synapsider steg långsamt upp till toppen av livsmedelskedjan, men vi vet fortfarande väldigt lite om de första 10 miljoner åren av synapsidutveckling.
som doktorander i paleontologi arbetade vi alla med olika aspekter av tidig tetrapod — fyrfotiga djur-evolution. Vi tre ledde ett mångsidigt forskargrupp som återbesökte några fossiler som hade beskrivits som en tidig reptil som heter Asaphestera, samlad i Nova Scotia. Vår studie ledde till ett antal överraskande resultat, varav den viktigaste är vår identifiering av Asaphestera som den tidigaste definitiva synapsid fossil.
Joggins, en UNESCO: s världsarvslista
ursprungligen namngiven Chegoggin av Mi ’ kmaq — folket, de fossila klipporna vid Joggins, N. S., bevarar resterna av en stor fossil skog som — för 318 miljoner år sedan-skulle ha varit belägen vid ekvatorn. Bland de fossila trädstubbarna och stammarna, av vilka många bevaras i upprätt läge, är en av de rikaste fossila uppgifterna om tidiga tetrapoder.
betydelsen av dessa expansiva fossila sängar erkändes århundraden sedan av några av de ledande geologerna och paleontologerna i 19th century, när Darwins evolutionsteori revolutionerade biologins område. Det var vid Joggins Fossil Cliffs som geologen Charles Lyell utvecklade sin grundläggande teori om bildandet av kol och där Lyell och geologen Sir John William Dawson upptäckte vad som var, just då, de tidigaste kända fossilerna av landdjur.
dessa djurfossiler har sedan dess regelbundet återbesökts, först av irländsk paleontolog Margaret Steen på 1920-talet och senare av Kanadensisk paleontolog Bob L. Carroll, far till Kanadensisk vertebratpaleontologi och långvarig professor vid McGill University.
mysteriet med däggdjurs ursprung
de tidigaste förfäderna till däggdjur dök upp för mer än 300 miljoner år sedan. Men precis som förfäderna till andra grupper av levande djur, som amfibier och fåglar, såg tidiga synapsider ingenting som moderna däggdjur. I synnerhet kan det vara en riktig utmaning att skilja tidiga synapsider från tidiga reptiler.
Även om vi trodde att vi bara studerade ett djur, Asaphestera intermedia, var ett av våra stora fynd att erkänna att det som tidigare paleontologer trodde var ett enda djur faktiskt var en sammansättning av flera fossiler av minst tre mycket olika djur! Vi kunde bara vara säkra på två av dem: en ny reptil som vi kallade Steenerpeton silvae och en tidig synapsid, Asaphestera platyris, med bevis på en enda temporär öppning i skallen.
den ursprungliga konvolutionen av dessa arter belyser hur subtila skillnaderna var mellan tidiga däggdjursförfäder och tidiga reptiler, och värdet av att omvärdera historiska fossila samlingar för att bedöma deras identitet mot bakgrund av senare arbete. Asaphestera platyris ger det äldsta beviset på däggdjursliknande reptiler i fossilregistret och skapar ett fast datum för deras diversifiering för cirka 315 miljoner år sedan.
klimatförändringar och regnskogskollaps
de fossila klipporna vid Joggins bevarar en tid precis före en period av drastiska klimatförändringar. Perioden mellan 370 och 300 miljoner år sedan var en kall period i jordens historia, med omfattande isark som täckte mycket av södra halvklotet. För cirka 307 miljoner år sedan började jorden en process av global uppvärmning. Detta kulminerade i den största massutrotningen i jordens historia cirka 50 miljoner år senare.
vid den tiden var mycket av ekvatorialregionen täckt av regnskogar och tropiska träsk, som senare fossiliserades som omfattande kollager över Nordamerika och Europa. När uppvärmningen började torkade dessa livsmiljöer upp i en händelse som kallades Carboniferous rainforest collapse, vilket utlöste en mindre massutrotning i dessa hot spots för biologisk mångfald. de överlevande var alla tidiga representanter för moderna djurgrupper, såsom moderna amfibier och moderna reptiler, och visade anpassningar för att överleva i torrare miljöer.
Joggins är unikt för att bevara en tidig glimt av några av dessa moderna grupper innan den Karboniferösa regnskogen kollapsar. Vad vi finner är djur som överlevde regnskogskollapsen levde tillsammans med många av de djur som utrotades, men var sällsynta, mindre och svårare att identifiera, som Asaphestera. Detta flyger inför några tankar om ursprunget till dessa senare grupper, vilket tyder på att dessa mer avancerade djur har sitt ursprung i högre höjder eller utanför tropikerna.
Vi har fortfarande ett sätt att gå för att fullt ut förstå dessa tidigaste medlemmar av vår egen släkt, men dessa viktiga fossiler från Nova Scotia pekar vägen.