Синапсиды — обширная группа позвоночных, отделившаяся от общих с рептилиями предков около 320 миллионов лет назад и в итоге давшая начало всем современным млекопитающим. Листрозавры были одними из самых успешных растительноядных синапсид: они пережили катастрофическое пермское массовое вымирание и доминировали на планете в начале триасового периода (около 250 миллионов лет назад). Это было травоядное животное, примерно с собаку размером, которое выкапывало растения двумя клыками на верхней челюсти.
Биологи давно предполагали, что ранние синапсиды размножались откладыванием яиц, подобно современным утконосам и ехиднам. На этом строится современная гипотеза происхождения лактации: считается, что молоко изначально появилось как кожный секрет самок для увлажнения кожистых яиц и их защиты от инфекций. Однако почти за два столетия раскопок ученые не нашли ни одного убедительного окаменевшего яйца палеозойских или раннемезозойских синапсид. Это заставляло некоторых исследователей сомневаться в теории яйцерождения, предполагая, что предки млекопитающих могли быть живородящими с самого начала.
Авторы исследования, опубликованного в журнале PLOS One, изучили три самых крошечных из известных науке скелета листрозавров (длиной от 3,4 до 4,4 сантиметра), найденных в бассейне Кару в Южной Африке. Хрупкость находок не позволяла извлечь их из породы механически. Ученые просветили окаменелости с помощью рентгеновской микрокомпьютерной томографии и синхротрона в Европейском центре синхротронного излучения (ESRF) во Франции. Затем создали 3D-модели скелетов и проанализировали стадию их возрастного развития.
Один из образцов оказался не просто детенышем, а эмбрионом. Его скелет был плотно свернут в овальный комок, повторяющий форму яйца, хотя сама скорлупа ожидаемо не сохранилась.
Анатомический анализ выявил у эмбриона полное отсутствие зачатков клыков и, что самое важное, несросшиеся половинки нижней челюсти. Это важно потому, что подобный симфиз (подвижное соединение) встречается только у эмбрионов современных птиц и черепах на поздних стадиях перед вылуплением. У детенышей яйцекладущих млекопитающих челюсть при рождении также не срастается, но им это не мешает, поскольку они питаются молоком. Листрозавры молоко не вырабатывали. Вылупиться со слабой, разъезжающейся челюстью для листрозавра означало бы верную смерть от голода, так как он не смог бы пережевывать жесткую растительную пищу. Значит, животное погибло именно внутри яйца, не успев доформироваться.
Восстановив объем «невидимого» яйца (приблизительно 115 кубических сантиметров и 115 граммов), ученые выяснили, что оно было довольно крупным для животного такого размера. Большое яйцо объясняет секрет выживания листрозавров в условиях постапокалиптического мира раннего триаса. Из него вылуплялся крупный самостоятельный детеныш, который с первых минут мог искать скудную пищу в суровых условиях раннего триаса без помощи матери.
Исследование объясняет парадокс «отсутствующих яиц» в палеонтологии. Предки млекопитающих действительно откладывали яйца, но они были мягкими и кожистыми, поэтому не оставляли окаменелой скорлупы. Находка этого эмбриона дает эволюционным биологам физическое доказательство, подтверждая, что гипотеза о происхождении лактации для защиты яиц строится на верном фундаменте.