Vad fossilen avslöjade

Fossilen omfattar dussintals exemplar, med två "centrala" babyembolomerer som det viktigaste fokuset. Embolomerer var krokodilliknande tidiga tetrapoder och toppredatorer i karbonperiodens vattendrag. Medan de vuxna djuren kunde bli över 3 meter långa, var de kläckta ungarna bara några centimeter långa . Det som gör dem revolutionerande är inte deras storlek, utan vad de saknar: signaturdrag hos groddjurslarver som fransiga yttre gälar och andra tillfälliga organ som förknippas med ett grodyngelstadium. Denna frånvaro gällde för flera arter av stam-tetrapod-släktingar som undersöktes i studien .

"De kom ut ur ägget och såg ut som den vuxna individen," säger paleontologen Jason Pardo från Field Museum i Chicago, som var involverad i forskningen .

Den 150 år gamla teori den utmanar

Sedan slutet av 1800-talet hade forskarna antagit att de tidigaste landlevande ryggradsdjuren utvecklades genom en groddjursliknande livscykel – de kläcktes som vattenlevande larver och genomgick sedan metamorfos till landlevande vuxna djur . Denna metamorfosförmåga ansågs vara den viktigaste utvecklingsinnovationen som gjorde det möjligt för ryggradsdjuren att kolonisera land. De nya fynden visar att så inte var fallet för stam-tetrapoderna .

"Vi antar liksom att denna metamorfos är ursprunglig för alla landlevande ryggradsdjur," säger evolutionsbiologen Laura Porro från University College London, som inte var involverad i studien . De nya fossilen tyder på något annat.

Direkt utveckling: en annan väg till land

I stället för metamorfos tyder fossilen på att tillväxten skedde genom en direkt utvecklingsmodell. De kläckta ungarna hade redan en landlevande kroppsplan . Forskarna föreslår att acceleration av lemutveckling – att bilda funktionella ben tidigare i tillväxten – kan ha varit en förutsättning för att fullborda övergången till land. Med andra ord var det inte förmågan att förvandlas från larv till vuxen som gjorde det möjligt för tidiga tetrapoder att leva på land, utan snarare förmågan att kläckas med funktionella lemmar redan på plats .

Varför det vänder upp och ner på lärobokens berättelse

Fyndet utmanar den klassiska linjära berättelsen att "vissa fiskar utvecklades till groddjur, och några av dessa groddjur utvecklades till kräldjur" . De tidigaste tetrapoderna var mindre lika moderna groddjur än man tidigare trott. Detta har konsekvenser för att förstå hela det evolutionära förloppet för landlevande ryggradsdjur, inklusive anfäderna till kräldjur, fåglar och däggdjur.

Studien lägger till en växande mängd bevis för att övergången från vatten till land var mer komplex och mindre linjär än man en gång antog. Tidigare forskning har visat att tidiga tetrapoder behöll vattenlevande egenskaper och levnadssätt långt efter att de utvecklat lemmar . De nya fossilbevisen visar nu att deras livscykel också var fundamentalt annorlunda från moderna groddjurs.

Arbetet var en del av pågående forskning vid Mazon Creek-platsen, som har gett några av de viktigaste fossilen från karbonperioden tack vare dess exceptionella bevarande av mjukvävnad .

Vad fossilen avslöjade

Fossilen omfattar dussintals exemplar, med två "centrala" babyembolomerer som det viktigaste fokuset. Embolomerer var krokodilliknande tidiga tetrapoder och toppredatorer i karbonperiodens vattendrag. Medan de vuxna djuren kunde bli över 3 meter långa, var de kläckta ungarna bara några centimeter långa . Det som gör dem revolutionerande är inte deras storlek, utan vad de saknar: signaturdrag hos groddjurslarver som fransiga yttre gälar och andra tillfälliga organ som förknippas med ett grodyngelstadium. Denna frånvaro gällde för flera arter av stam-tetrapod-släktingar som undersöktes i studien .

"De kom ut ur ägget och såg ut som den vuxna individen," säger paleontologen Jason Pardo från Field Museum i Chicago, som var involverad i forskningen .

Den 150 år gamla teori den utmanar

Sedan slutet av 1800-talet hade forskarna antagit att de tidigaste landlevande ryggradsdjuren utvecklades genom en groddjursliknande livscykel – de kläcktes som vattenlevande larver och genomgick sedan metamorfos till landlevande vuxna djur . Denna metamorfosförmåga ansågs vara den viktigaste utvecklingsinnovationen som gjorde det möjligt för ryggradsdjuren att kolonisera land. De nya fynden visar att så inte var fallet för stam-tetrapoderna .

"Vi antar liksom att denna metamorfos är ursprunglig för alla landlevande ryggradsdjur," säger evolutionsbiologen Laura Porro från University College London, som inte var involverad i studien . De nya fossilen tyder på något annat.

Direkt utveckling: en annan väg till land

I stället för metamorfos tyder fossilen på att tillväxten skedde genom en direkt utvecklingsmodell. De kläckta ungarna hade redan en landlevande kroppsplan . Forskarna föreslår att acceleration av lemutveckling – att bilda funktionella ben tidigare i tillväxten – kan ha varit en förutsättning för att fullborda övergången till land. Med andra ord var det inte förmågan att förvandlas från larv till vuxen som gjorde det möjligt för tidiga tetrapoder att leva på land, utan snarare förmågan att kläckas med funktionella lemmar redan på plats .

Varför det vänder upp och ner på lärobokens berättelse

Fyndet utmanar den klassiska linjära berättelsen att "vissa fiskar utvecklades till groddjur, och några av dessa groddjur utvecklades till kräldjur" . De tidigaste tetrapoderna var mindre lika moderna groddjur än man tidigare trott. Detta har konsekvenser för att förstå hela det evolutionära förloppet för landlevande ryggradsdjur, inklusive anfäderna till kräldjur, fåglar och däggdjur.

Studien lägger till en växande mängd bevis för att övergången från vatten till land var mer komplex och mindre linjär än man en gång antog. Tidigare forskning har visat att tidiga tetrapoder behöll vattenlevande egenskaper och levnadssätt långt efter att de utvecklat lemmar . De nya fossilbevisen visar nu att deras livscykel också var fundamentalt annorlunda från moderna groddjurs.

Arbetet var en del av pågående forskning vid Mazon Creek-platsen, som har gett några av de viktigaste fossilen från karbonperioden tack vare dess exceptionella bevarande av mjukvävnad .