Древняя морская рептилия, похожая на дельфина, напоминает своего дальнего родственника больше, чем внешне, по данным международной группы исследователей, в которую входят ученые из Университета штата Северная Каролина и Лундского университета Швеции. Молекулярный и микроструктурный анализ ихтиозавра Stenopterygius из юрского периода (180 миллионов лет назад) показывает, что эти животные, скорее всего, были теплокровными, имели изолирующий жир и использовали свою окраску для маскировки от хищников.
«Ихтиозавры интересны тем, что у них много общих черт с дельфинами, но они вовсе не тесно связаны с этими морскими млекопитающими», - говорит соавтор исследования Мэри Швейцер, профессор биологических наук в штате Северная Каролина. совместная встреча в Музее естественных наук Северной Каролины и приглашенный профессор Лундского университета.«Мы также не совсем уверены в их биологии. У них много общего с современными морскими рептилиями, такими как морские черепахи, но из летописи окаменелостей мы знаем, что они живородили, что связано с теплокровностью. Это исследование показывает некоторые из этих биологических загадок."
Йохан Линдгрен, адъюнкт-профессор шведского Лундского университета и ведущий автор статьи, описывающей работу, собрал международную команду для анализа окаменелости Stenopterygius возрастом около 180 миллионов лет из карьера Хольцмаден в Германии.
«Отчетливо видны как очертания тела, так и остатки внутренних органов», - говорит Линдгрен. «Примечательно, что ископаемое настолько хорошо сохранилось, что можно наблюдать отдельные клеточные слои в его коже».
Исследователи идентифицировали клеточные микроструктуры, которые содержали пигментные органеллы в коже окаменелости, а также следы внутреннего органа, предположительно являющегося печенью. Они также обнаружили материал, химически совместимый с ворванью позвоночных, который обнаруживается только у животных, способных поддерживать температуру тела независимо от условий окружающей среды.
Линдгрен отправил образцы окаменелости международным коллегам, в том числе Швейцеру. Команда провела ряд аналитических методов с высоким разрешением, включая времяпролетную масс-спектрометрию вторичных ионов (ToF SIMS), наномасштабную масс-спектрометрию вторичных ионов (NanoSIMS), пиролизную газовую хроматографию/масс-спектрометрию, а также иммуногистологический анализ и различные микроскопические методы.
Швейцер и научный сотрудник штата Северная Каролина Вэнься Чжэн извлекли мягкие ткани из образцов и провели множественные иммуногистохимические анализы с высоким разрешением. «Мы разработали панель антител, которую применили ко всем образцам, и увидели дифференциальное связывание, то есть антитела к определенному белку, такому как кератин или гемоглобин, связывались только с определенными областями», - говорит Швейцер.«Это демонстрирует специфичность этих антител и является убедительным доказательством того, что разные белки сохраняются в разных тканях. Например, вы не ожидаете найти кератин в печени, но вы ожидаете обнаружить гемоглобин. И это то, что мы видели в ответах эти образцы к различным антителам и другим химическим средствам."
Лаборатория Линдгрен также обнаружила химические доказательства существования подкожного жира. «Это первое прямое химическое доказательство теплокровности ихтиозавра, потому что ворвань характерна для теплокровных животных», - говорит Швейцер.
В совокупности выводы исследователей показывают, что у Stenopterygius была кожа, похожая на кожу кита, и окраска, подобная многим современным морским животным - темная сверху и более светлая снизу - что обеспечивало маскировку от хищников. как птерозавры сверху или плиозавры снизу.
«Как морфологически, так и химически, мы обнаружили, что, хотя Stenopterygius можно условно считать «рептилиями», они потеряли чешуйчатую кожу, характерную для этих животных, - точно так же, как у современных кожистых морских черепах», - говорит Швейцер.«Потеря чешуи уменьшает сопротивление и увеличивает маневренность под водой.
Сохранение этого животного необычно, особенно для морской среды, но формация Хольцмаден известна своей исключительной сохранностью. Этот образец дал нам еще одно доказательство того, что эти ткани и молекулы могут сохраняться в течение очень длительного периода времени, и что анализ мягких тканей может пролить свет на закономерности эволюции, взаимоотношения и то, как древние животные функционировали в окружающей среде.
"Наши результаты были воспроизводимыми и согласованными в разных лабораториях. Эта работа действительно показывает, на что мы способны, проводя междисциплинарное, мультиинституциональное исследование исключительного образца."