科學(xué)家發(fā)現(xiàn)最古老的爬行動(dòng)物足跡，改寫進(jìn)化時(shí)間線

被稱為四足動(dòng)物是當(dāng)今許多物種（包括人類）進(jìn)化的關(guān)鍵一步。

我們的新發(fā)現(xiàn)今日發(fā)布于自然界，詳細(xì)介紹了在澳大利亞發(fā)現(xiàn)的古代化石足跡，這些足跡顛覆了所有四足動(dòng)物的早期進(jìn)化時(shí)間線。它還表明，故事的主要部分可能發(fā)生在南部的岡瓦納超級(jí)大陸。

這條化石軌道低語著，我們一直在錯(cuò)誤的時(shí)間，也許是錯(cuò)誤的地方尋找現(xiàn)代四足動(dòng)物的起源。

第一只腳踏上陸地

四足動(dòng)物起源于很久以前泥盆紀(jì)，當(dāng)奇怪的葉鰭魚開始從水中拖出時(shí)，大約是在 3.9 億年前。

這個(gè)祖先種群后來分裂成兩個(gè)主要的進(jìn)化線。一個(gè)導(dǎo)致了現(xiàn)代兩棲動(dòng)物，如青蛙和蠑螈。另一個(gè)導(dǎo)致了羊膜，其卵中含有保護(hù)發(fā)育中的胎兒的羊膜。

今天，羊膜動(dòng)物包括所有爬行動(dòng)物、鳥類和哺乳動(dòng)物。它們是迄今為止最成功的四足動(dòng)物群，數(shù)量超過 27,000 種爬行動(dòng)物、鳥類和哺乳動(dòng)物。

它們占據(jù)了陸地上的所有環(huán)境，征服了空氣，許多人以驚人的成功方式重返水中。但化石記錄顯示，這個(gè)羊膜類群的最早成員很小，看起來更像蜥蜴。他們是怎么出現(xiàn)的？

已知最古老的四足動(dòng)物一直被認(rèn)為是原始的類似魚的形式，例如Acanthostega，幾乎無法在陸地上移動(dòng)。

大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為，兩棲動(dòng)物和羊膜動(dòng)物在大約 3.55 億年前的石炭紀(jì)開始時(shí)分離。在這一時(shí)期的后期，羊膜動(dòng)物譜系進(jìn)一步分裂為哺乳動(dòng)物和爬行動(dòng)物加鳥類的祖先。

現(xiàn)在，這幅整潔的畫面分崩離析。

奇特的軌道

我們發(fā)現(xiàn)的關(guān)鍵是一塊 35 厘米寬的砂巖板，來自維多利亞州東部曼斯菲爾德附近的 Taungurung 鄉(xiāng)村。

石板上覆蓋著爪足的腳印，這些腳印只能屬于早期羊膜動(dòng)物，很可能是爬行動(dòng)物。它將羊膜動(dòng)物的起源至少推遲了 3500 萬年。

盡管大小和形狀差異很大，但所有羊膜都有某些共同特征。首先，如果我們的四肢有手指和腳趾，那么這些肢體幾乎總是有爪子——或者說是指甲，就人類而言。

在其他四足動(dòng)物群中，不會(huì)出現(xiàn)真正的爪子。即使是在一些兩棲動(dòng)物中看到的爪狀、硬化的腳趾尖也極為罕見。

爪子通常會(huì)在腳印上留下明顯的痕跡，為化石腳印是否由羊膜動(dòng)物留下提供線索。

最古老的爪狀足跡

以前最古老的爬行動(dòng)物化石記錄是基于大約 3.18 億年前來自北美和歐洲的腳印和骨骼。

歐洲最古老的爬行動(dòng)物足跡記錄來自波蘭的西里西亞，我們的論文也揭示了這一新發(fā)現(xiàn)。它們大約有 3.28 億年的歷史。

然而，澳大利亞的板塊比這要古老得多，可以追溯到 359 到 3.5 億年之間。它來自布羅肯河沿岸露頭的石炭紀(jì)巖石的最早部分（當(dāng)?shù)卦∶竦奶展怕≌Z為 Berrepit）。

該地區(qū)長期以來一直以出產(chǎn)生活在湖泊和大河中的多種壯觀的魚類化石而聞名?，F(xiàn)在，我們第一次看到了河岸上的生活。

兩條化石足跡的軌道穿過板的上表面，其中一條越過了面向相反方向的孤立足跡。表面覆蓋著雨滴形成的凹坑，記錄了在腳印形成之前的短暫陣雨。這證明這些生物是在陸地上移動(dòng)的。

所有的腳印都顯示出爪痕，有些是腳被拖著走的長劃痕。

腳的形狀與已知的早期爬行動(dòng)物足跡相匹配，因此我們確信這些腳印屬于羊膜動(dòng)物。下面的簡(jiǎn)短動(dòng)畫提供了 3.55 億年前曼斯菲爾德周圍古代環(huán)境的重建，并展示了足跡是如何形成的。

重寫時(shí)間線

這一發(fā)現(xiàn)對(duì)所有四足動(dòng)物的起源時(shí)間線產(chǎn)生了巨大影響。

如果羊膜動(dòng)物在最早的石炭紀(jì)就已經(jīng)進(jìn)化而來，正如我們的化石所示，羊膜動(dòng)物和兩棲動(dòng)物的最后一個(gè)共同祖先必須追溯到更久遠(yuǎn)的泥盆紀(jì)時(shí)期。

我們可以通過以下方式估計(jì)拆分的時(shí)間比較相對(duì)長度活體四足動(dòng)物基于 DNA 的家譜中的不同分支。這表明分裂發(fā)生在泥盆紀(jì)晚期，可能可以追溯到 3.8 億年前。

這意味著泥盆紀(jì)晚期世界不僅居住著原始的類似魚類的四足動(dòng)物，而且是中間的“fishapods”，如著名的 Tiktaalik，但也通過高級(jí)形式，包括現(xiàn)存譜系的近親。那么，為什么我們還沒有找到他們的骨頭呢？

我們 slab 的位置提供了一個(gè)線索。

重大的進(jìn)化問題

石炭紀(jì)羊膜動(dòng)物的所有其他記錄都來自北半球稱為歐美洲的古老陸地，包括今天的北美和歐洲。歐美洲還生產(chǎn)了絕大多數(shù)泥盆紀(jì)四足動(dòng)物化石。

新的澳大利亞化石來自岡瓦納，這是一個(gè)巨大的南部大陸，還包括非洲、南美洲、南極洲和印度。

在從南熱帶一直延伸到南極的這片廣袤陸地上，我們的小石板是目前唯一的四足動(dòng)物化石石炭紀(jì)最早的部分.

泥盆紀(jì)的記錄也好不到哪里去。早期四足動(dòng)物的岡瓦納化石記錄不完整得令人震驚，有巨大的空白可以隱藏——嗯，幾乎任何東西。

這一發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在提出了一個(gè)很大的進(jìn)化問題。第一批現(xiàn)代四足動(dòng)物，我們自己遙遠(yuǎn)的祖先，是否早在它們傳播到赤道歐洲赤道陽光炙烤的半沙漠和熱氣騰騰的沼澤之前就出現(xiàn)在岡瓦納南部的溫帶泥盆紀(jì)景觀中？

這是很有可能的。只有更多的田野工作，揭示來自舊岡瓦納大陸的泥盆紀(jì)和石炭紀(jì)化石的新發(fā)現(xiàn)，有朝一日可能會(huì)回答這個(gè)問題。

我們感謝 Mansfield 地區(qū)的 Taungurung 人，這項(xiàng)科學(xué)工作就是在這里進(jìn)行的。

約翰·朗，古生物學(xué)戰(zhàn)略教授，弗林德斯大學(xué);Grzegorz Niedzwiedzki， 中生代生態(tài)系統(tǒng)首席科學(xué)家，烏普薩拉大學(xué)和Per Ahlberg， 進(jìn)化生物生物學(xué)教授，烏普薩拉大學(xué)

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