我们的一些祖先有四条腿,一条鳍尾,住在水里。它们是水生四足动物,在3.59亿年前泥盆纪时期结束后,它们越来越多地转移到了陆地上。这些陆地居民是所有两栖动物,爬行动物,鸟类和哺乳动物的祖先。
化石记录一直暗示,那些水生的泥盆纪四足动物从来没有生活在今天的非洲大陆上。当时,在冈瓦纳与约3.2亿年前的劳鲁西亚北部大陆发生碰撞之前,非洲就是称为冈瓦纳的超大陆的一部分。冈瓦纳还包括现代南美洲,澳大利亚,南极洲,印度和马达加斯加。
来自冈瓦纳的泥盆纪四足动物的唯一记录是下颌和澳大利亚东部的一些足迹,这些足迹当时形成了冈瓦纳热带北海岸的一部分。
几乎所有的泥盆纪四足动物稀疏记录都来自Laurussia的热带地区。它由现在的北美,格陵兰和欧洲组成。这导致了一个普遍持有的科学假设,即所有泥盆纪四足动物都生活在热带环境中,并且它们可能起源于Laurussia。
但是,我在南非东开普省的一个化石场所发现的一个发现使这一观点发挥了重要作用。在泥盆纪时期,现在的南非是什么呢?东开普省在南极圈内。我发现了两个独立的化石四足动物物种,证明四足动物在泥盆纪末期遍布世界各地。
这意味着四足动物可能起源于任何地方,下一步,从水中移出并进入陆地也可能发生在任何地方。四足动物在现在的非洲和现在的欧洲或格陵兰一样可以很容易地发展。
属于两个以前未知的属的化石物种,我已经命名为图图斯乌斯和Umzantsia,对于我们对进化的理解是重要的。这意味着四足动物不是特别热带的,因此它们从水到陆地的“阶梯”并不一定与热带环境中的条件紧密相关。它们也可能在离两极较近的不同条件下发展。
这一发现将鼓励人们向全世界寻找这一关键的宏观革命过渡的线索,而不是仅仅通过在热带沉积的岩石中寻找线索来加强先前关于他们居住的地方的假设。
这也意味着我们希望能够找到更多的线索来看待我们在非洲这个重要的发展阶段 – 这在以前是完全没有预料到的。
揭开新的物种
在过去的20年里,我一直在小心翼翼地从南非Grahamstown附近的一个名为滑铁卢农场的化石场地中拯救出来的石块上剥落下来。我在20世纪90年代中期在该网站工作,并打算继续在那里进行研究。然而,该地区1999年和2007年的道路工程威胁着这一独特的古老遗产。
来自滑铁卢农场的黑色页岩被沉积为微咸,富含有机质的贫氧粘土泥浆,位于一个微咸的河口湖底部,与海洋季节性相连。它是非洲最早的泥盆纪唯一一个保存骨骼动物遗骸的已知地点,其中包括约20种以前未知的鱼类。
其中的一些展示其软组织,如罕见的保存Priscomyzon,世界上最古老的化石七鳃鳗的精巧地保存遗体。
这种特殊的保存方式也保存了无与伦比的藻类和水生植物,双壳类和广翅鲎类动物的记录,这些记录与湖中的有骨头生物共享。湖边陆地边上的林地也是由几十种植物的遗骸代表的。冲入河口的蝎子碎片提供了冈瓦纳最早的陆地活体动物记录。
所有这些几乎都失去了。但当我走近负责道路管理的南非国家道路管理局有限公司时,他们同意帮助我拯救数十吨手工开采的页岩块,以便系统地进行挖掘,以便彻底检查化石残留物。
这些都存储在定制的棚屋,以保护他们免受天气和挖掘正在进行。我已经收集了成千上万的化石,这些化石已经成为格拉罕镇的奥尔巴尼博物馆收藏的一部分。
当我滑过滑铁卢页岩时,我发现了我命名为图图斯乌斯的物种的锁头。这是构成鱼类和早期四足动物肩胛骨一部分的主要骨骼之一。由于鳍到肢过渡期间结构和运动的剧烈变化,早期四足动物的结构非常独特。
我立即承认它来自泥盆纪四足动物,这得到了芝加哥大学四足动物专家Michael Coates教授和瑞典乌普萨拉大学Per Ahlberg教授的证实。此时我开始讨论与Ahlberg教授可能的合作。
然后在2017年年初,我发现了另一个不同的四脚架锁紧器,这个锁器隐藏在我近20年前在滑铁卢农场收集的一块鱼鳞上。
这根骨属于我命名的Umzantsia属。我给阿尔贝格教授发了一张照片。他同样很兴奋,我们安排他和我一起在南非一起写下发现。
2017年9月,我们仔细梳理了滑铁卢农场收集品,并从Umzantsia发现了其他一些骨头。我们已经检查了这些并发现了很多特征来证实骨骼属于四足动物物种。
下一步 – 在我的讲课职责和撰写科学论文之间 – 将在滑铁卢农场棚屋进行进一步的挖掘。我相信这些将会发掘令人兴奋的新四足动物遗骸。也有可能,尽管实质上不那么确定,我们可能会发现泥盆纪的四足动物仍然保留其软组织的印象 – 它们的肉和皮肤。
令人难以置信的进化记录
这些化石发现涉及南非的一个涉及我们自己的遥远血统的最伟大的进化故事。我问反种族隔离主义者和牧师大主教德斯蒙德图图大主教是否会介意我称呼第一新的图图苏斯属,因为我赞赏他在我们县的进化中的关键作用。
Umzantsia在isiXhosa字之后是umzantsi,意思是南 – 它有双重意义,因为它也经常用来指南非。
这个国家已经有了保存最完好的标本,揭示了来自人前祖先的人类的出现。它的卡鲁地区生产了世界上最好的一系列化石,记录了哺乳动物从其爬行动物祖先的进化。
现在我们可以对鱼的爬行动物和哺乳动物共同祖先的进化增加重要见解。这意味着南非在我们自己的血统从鱼类到人类的起源地质时间方面拥有最完整的记录。