Ранние синапсиды были покрыты чешуей

И вот из Центральной Германии была описана ценнейшая находка: в карьере Бромакер, известной на весь мир «сокровищнице» окаменелостей раннего пермского периода, были найдены окаменевшие отпечатки тел, хвостов и лап нескольких диметродонов, примитивных синапсид — предшественников современных млекопитающих. Судя по расположению следов, несколько этих животных собрались вместе, возможно, пережидая засушливый период у пересыхающего водоема, и мягкая грязь отлично сохранила следы чешуи, покрывавшей их кожу. Возможно, чешуйчатые покровы были характерны для ранних амниот, или же диметродоны независимо развили эту адаптацию для выживания в засушливых условиях раннепермской Германии.

Рис. 1. Несмотря на то, что эти раннепермские диметродоны — дальняя родня млекопитающих, на отпечатках их лап, хвостов и животов, сохранившихся в окаменевшей грязи, ученые обнаружили следы «рептильей» чешуи (а вот чешуйчатые морды и бока — художественное допущение). Иллюстрация: Charlène Letenneur из обсуждаемой статьи

За последние десятилетия палеонтологи нашли немало доказательств наличия причудливых внешних покровов у мезозойских обитателей Земли, от кератиновых «лент» динозавров до перьев птерозавров и маскирующей шерсти ранних млекопитающих. Однако о том, как выглядели животные предшествующей палеозойской эры, в течение которой зародились основные эволюционные линии наземных позвоночных, мы все еще знаем очень мало, и особенно это касается синапсид (Synapsida) — группы четвероногих, служащих переходным звеном от примитивных амниот к современным млекопитающим, в том числе и человеку.

Большинство нынешних млекопитающих покрыты мехом, и даже у голых видов можно найти отдельные шерстинки. Возможно ли, что и синапсид покрывали волосы? Возможно: были описаны несколько копролитов синапсид, содержащих загадочные волосообразные структуры, которые могут быть и мехом их добычи, и их собственной шерстью, проглоченной про вылизывании. С другой стороны, у позднепермских-раннетриасовых листрозавров (Lystrosaurus) шкуры были голыми и мягкими, а у примитивной синапсиды асафестеры (Asaphestera platyris) из позднего каменноугольного периода нашли отпечатки, похожие на плохо сохранившуюся чешую (A. Mann et al., 2020. Reassessment of historic ‘microsaurs’ from Joggins, Nova Scotia, reveals hidden diversity in the earliest amniote ecosystem). Так какой же на самом деле была шкура синапсид?

И, похоже, ответ будет непростым: у разных групп — разная. Так же, как среди динозавров существовали и оперенные виды, и покрытые «рептильей» чешуей, среди синапсид, по-видимому, были и «голые», и чешуйчатые, и покрытые мехом виды. А поразительная находка из Центральной Германии позволила уточнить структуру покровов одного из самых известных дальних родственников млекопитающих — диметродона, доминирующего хищника раннего пермского периода с кожистым «парусом» на спине. В песчаниковом карьере Бромакер, сложенном отложениями формации Тамбах (Tambach Formation) возрастом около 290 миллионов лет, были найдены отпечатки тел и ассоциированные следовые цепочки некрупных животных, которые ученые отнесли к немецкому виду диметродона D. teutonis. Новый ихнотаксон получил название Bromackerichnus requiescens, то есть «покоящийся след из Бромакера».

Рис. 2. Следы диметродона Bromackerichnus requiescens, фотографии и прорисовки: отпечатки шкуры показаны зеленым, следы плавания — синим, отпечатки лап и другие ископаемые следы — серым, трещины в грязи — оранжевым. Длина масштабных отрезков — 5 см. Рисунок из обсуждаемой статьи

В отличие от своих североамериканских родственников, немецкий диметродон был некрупным животным: максимальная длина отпечатка туловища — 24 сантиметра, хвоста — 26 сантиметров, что соответствует общей длине животного примерно 60 сантиметров. Морфология B. requiescens явно отличается от других ихнотаксонов, найденных в Бромакере, как по расположению лап и относительной ширине хвоста, так и по наличию четко выраженной чешуи по всему телу. На брюхе чешуя выровнена в сетку из ромбовидных или прямоугольных чешуек длиной от 4 до 5 миллиметров, на передних лапах чешуйки вдвое меньше и шестиугольной формы, на задних — и прямоугольные, и шестиугольные. На хвосте чешуи прямые, длинные и тонкие, выровненные в продольные ряды.

Вместе с отпечатками тел сохранились ассоциированные следовые цепочки ихнотаксона Dimetropus leisnerianus, приписываемого диметродону: у другой известной синапсиды из Бромакера, мартензии, более длинный пятый палец, чем на отпечатках Dimetropus, тогда как от отпечатков других четвероногих следы отличаются хорошо выраженной «пяткой», относительно короткими пальцами и прямыми когтями. И хотя не стоит исключать, что эти следы на деле принадлежат другому, пока не описанному виду синапсид, пока что нет никаких оснований сомневаться в их принадлежности D. teutonis.

Рис. 3. Отпечатки чешуи с разных частей Bromackerichnus requiescens и Dimetropus leisnerianus: со стопы (A), кисти (B), передней конечности (C–D), туловища (E–G), задней конечности (H–I) и хвоста (J–K). Волнистыми линиями в отдельных рамочках (1–9) обозначены профили отмеченных пунктирными линиями рядов чешуек. Длина масштабного отрезка — 5 см. Рисунок из обсуждаемой статьи

Исходя из этой находки, хотя среди современных четвероногих эпидермальные чешуи полигональной формы, образующие организованные ряды, характерны только для завропсид (рептилий и птиц), ранних синапсид тоже покрывала чешуйчатая шкура. Не исключено, что и не только ранних — отпечатки возможных чешуек были обнаружены на ногах среднетриасовых синапсид, живших на 50 миллионов лет позднее диметродона (L. Marchetti et al., 2021. Ichnotaxonomy, biostratigraphy and palaeoecology of the Monti Pisani tetrapod ichnoassociation (Tuscany, Italy) and new insights on Middle Triassic Dinosauromorpha). Впрочем, нельзя отрицать и возможность того, что чешуйчатый покров диметродонов обладает лишь конвергентным сходством с чешуей рептилий и является частной адаптацией небольшой группы синапсид, приспособившихся к выживанию в засушливых условиях, тогда как непосредственные предки млекопитающих были покрыты бесчешуйной кожей.

Также любопытно отметить, что Bromackerichnus requiescens демонстрирует одну из самых ранних форм социального поведения четвероногих: сохранились отпечатки тел четырех животных, причем, судя по расположению и размерам, они принадлежали разным особям. Похоже, несколько диметродонов собрались в мелководном водоеме (о наличии воды свидетельствуют как состав породы, так и тонкие параллельные отпечатки — следы плавания), чтобы охладиться и отдохнуть, после чего выбирались на берег, оставляя цепочки следов. Поскольку 290 миллионов лет назад Центральная Германия отличалась сезонным климатом, во время засухи страдающие от жары животные могли скапливаться у пересыхающих луж, как это делают современные крокодилы (D. Eberth et al., 2000. Lower Permian Terrestrial Paleoenvironments and Vertebrate Paleoecology of the Tambach Basin (Thuringia, Central Germany): The Upland Holy Grail).

Рис. 4. Следы социального поведения животных из Бромакера (A–F) и восстановленная палеосреда (G): в наиболее глубоком месте доисторического водоема сохранились отпечатки тел (Br) и следы плавания отдыхающих животных (Sw), тогда как при выходе на сушу следы, поначалу нечеткие и со следами скольжения (Sl), постепенно становились более выраженными (Tr) и пересекали большее количество грязевых трещин (Mc). У края водоема также сохранились следы микробных матов (Mi). Верхний тонкий слой породы представляет слоистый аргиллит (Lm), нижний — пластинчатый мелко- и среднезернистый песчаник (Ts). Длина масштабных отрезков — 5 см. Рисунок из обсуждаемой статьи

По словам Антуана Логе (Antoine Logghe) из Парижского музея естественной истории, одного из соавторов исследования, эта находка наиболее удивительна тем, что кожные структуры современных рептилий и млекопитающих заметно различаются по своему молекулярному составу и способу формирования, например, по механизму кератинизации. Однако Bromackerichnus requiescens демонстрирует, что чешуйчатый покров мог присутствовать уже у общего предка синапсид и завропсид, жившего в каменноугольном периоде, и послужил важной адаптацией для жизни на суше.

Источник: L. Marchetti, A. Logghe, M. Buchwitz, J. Fröbisch. Early Permian synapsid impressions illuminate the origin of epidermal scales and aggregation behavior // Current Biology. 2025. DOI: 10.1016/j.cub.2025.04.077.

Анна Новиковская, Элементы