Pojawienie się jaja owodniowego wyznacza kluczowe wydarzenie w ewolucyjnej historii kręgowców. Jego główną zaletą adaptacyjną jest owodnia – otaczająca błona, która zapobiega wysychaniu embrionu i jest główną cechą, której jajo owodniowe zawdzięcza swoją nazwę. Kolejną istotną zmianą było dodanie twardej skorupy zewnętrznej, która zapewnia ochronę i wsparcie mechaniczne. Pozwoliło to pierwszym gadom skolonizować środowiska lądowe ponad 300 milionów lat temu i utorowało drogę do powstania ptaków i ssaków.
Ponieważ jaja o twardej skorupie, wapienne, takie jak ptasie, są wzmocnione przez krystaliczny węglan wapnia, są one dobrze reprezentowane w zapisie kopalnym. Dla kontrastu, jaja o miękkiej skorupie, takie jak te z większości jaszczurek i węży, mają skórzaste powłoki zewnętrzne, które szybko się rozkładają i dlatego są rzadko zachowane. Pisząc w Nature, Norell i in.1 oraz Legendre i in.2 opisują multimilionowe jaja o miękkiej skorupie, które mogą zmienić dominujący pogląd na reprodukcję dinozaurów, a być może także zmienić obecne myślenie o starożytnych gadach morskich.
Od czasu ich najwcześniejszego udokumentowania w 1859 roku, jaja dinozaurów i skorupy jaj były znajdowane niemal na całym świecie, a czasami zawierają nawet szczątki związanych z nimi embrionów3. Odkrycia wskazujące na wspólne gniazdowanie3 i wysiadywanie4 również ujawniły starożytność ptasich zachowań rodzicielskich u dinozaurów. Jednak mimo badań rzucających światło na biochemię5 i ubarwienie6 kopalnych jaj, znana różnorodność dinozaurów składających jaja jest wciąż ograniczona do zaledwie kilku grup, w tym gigantycznych zauropodów, mięsożernych teropodów i kaczodziobych hadrozaurów. Co więcej, większość jaj dinozaurów jest geologicznie dość młoda, pochodzi ze skał z epoki kredy3 – ostatniego i najdłuższego okresu ery mezozoicznej, trwającego od około 145 milionów do 66 milionów lat temu.
Zważywszy, że współczesne krokodyle i ptaki składają jaja o twardej skorupie, konwencjonalnym założeniem było, że ich bliscy starożytni krewni, dinozaury, musiały podobnie produkować jaja, które miały wapienne skorupy, choć kłóci się to z zastanawiającą różnorodnością mikrostruktur skorupy widoczną między różnymi grupami dinozaurów. Norell i współpracownicy proponują teraz, że takie anatomiczne niespójności powstały, ponieważ wapienne jaja ewoluowały niezależnie co najmniej trzy razy u dinozaurów, a w każdym przypadku mogły się rozwinąć z innego typu ancestralnego jaja o miękkiej skorupie.
Norell i in. opierają swoje wnioski na danych mikrostrukturalnych i organochemicznych uzyskanych z niewapiennych jaj kopalnych (ryc. 1) zawierających zarodki zauropodopodobnego dinozaura Mussaurus z późnego triasu (stadium noriońskie; ok. 227 mln do 209 mln lat temu) i dinozaura rogatego Protoceratops z późnej kredy (stadium kampańskie; ok. 84 mln do 72 mln lat temu). Komputerowo wygenerowane modele ewolucyjne autorów sugerują również, że rzadkość występowania jaj dinozaurów wydobytych z prekredowych (starszych niż 145 mln lat) skał prawdopodobnie odzwierciedla słaby potencjał konserwacyjny skorupek jaj przypominających pergamin. Ponadto, ponieważ jaja o miękkiej skorupce są wrażliwe zarówno na wysychanie, jak i na fizyczne odkształcenia, rozsądne wydaje się spekulowanie, że zostały one złożone, a następnie zakopane w wilgotnej glebie lub piasku i polegały na zewnętrznej inkubacji – takiej jak ciepło pochodzące z rozkładającej się materii roślinnej – a nie na wylęgającym się rodzicu.
Ryc. 1 | Ewolucja jaj. Jaja w twardej skorupie różnią się wielkością, od małych jaj, takich jak jaja kolibra lub kurczaka, do ogromnych jaj należących do wymarłego madagaskarskiego ptaka słoniowego, Aepyornis maximus. Kilka grup dinozaurów, w tym zauropody, składało jaja o twardej skorupie. Norell i wsp.1 donoszą o odkryciu, że dwa rodzaje dinozaurów składały jaja o miękkiej skorupie. Autorzy przeanalizowali jaja Mussaurus liczące od 227 mln do 209 mln lat oraz jaja Protoceratops liczące od 84 mln do 72 mln lat. Odkrycie to podważa ogólnie przyjęty pogląd, że jaja dinozaurów zawsze miały twardą skorupę, sugerując z kolei, że najwcześniejsze jaja składane przez dinozaury miały miękką skorupę. Legendre i in.2 donoszą o odkryciu na Antarktydzie ogromnego, pierwotnie miękkoskorupowego jaja, okazu nazwanego przez nich Antarcticoolithus, liczącego około 68 milionów lat. Legendre i współpracownicy stawiają hipotezę, że mogło ono zostać złożone przez morskiego gada. Jednak odkrycie Norella i współpracowników podnosi możliwość, że Antarcticoolithus został złożony przez dinozaura.
W przeciwieństwie do dinozaurów, mosazaurów (wymarłej rodziny jaszczurek wodnych) i innych mezozoicznych gadów morskich, takich jak delfinopodobne ichtiozaury i długoszyjne plezjozaury, zwykle uważa się, że rodziły żywe młode7 – strategia reprodukcyjna określana jako viviparity. Teraz jednak i ta opinia może ulec zmianie. Legendre i współpracownicy donoszą o swoim odkryciu kopalnego jaja wielkości piłki nożnej z ostatniego okresu kredy (około 68 milionów lat temu) w przybrzeżnym środowisku morskim na dzisiejszej Wyspie Seymour, u wybrzeży Antarktydy. Autorzy nazwali swój okaz skamieniałego jaja Antarcticoolithus, po kontynencie antarktycznym i starożytnych greckich słowach oznaczających jajo i kamień. Antarcticoolithus należy do największych jaj, jakie kiedykolwiek zanotowano (Fig. 1), a pod względem objętości rywalizują z nim tylko jaja niektórych nie-owadzich dinozaurów i wymarłego madagaskarskiego ptaka słoniowego Aepyornis maximus. Zwłaszcza jednak te inne typy jaj charakteryzują się grubymi wapiennymi skorupami, podczas gdy Antarcticoolithus ma cienkie i przypuszczalnie pierwotnie miękkie pokrycie.
Ale ostrożnie zaznaczając, że w skamieniałym jaju nie znaleziono żadnych szczątków embrionalnych, Legendre i in. wysunęli hipotezę, że mogło ono zostać złożone przez gigantycznego gada morskiego, a być może najprawdopodobniej mosazaura, na podstawie strukturalnych podobieństw do skórzastych jaj lepidozaurów – grupy, do której należą mosazaur, żywe jaszczurki, węże, amfisbaeniany (grzebiące jaszczurki robakowate) i jaszczurowaty tuatara, Sphenodon punctatus. Co więcej, ponieważ mosazaur miał opływowe ciała, a więc nie mógł poruszać się po lądzie8, Legendre i współpracownicy proponują, że składanie jaj musiało odbywać się pod pewną głębokością wody. Niemniej jednak, choć współczesne żyworodne jaszczurki z pewnością rodzą w pełni rozwinięte młode, które są otoczone cienkimi osłonami (głównie błonami pozazarodkowymi)9, nieliczne znane skamieniałości ciężarnych mosasauroidów (grupa obejmująca mosasaury i ich przodków) nie zostały znalezione w połączeniu ze szczątkami skorupek jaj10. Co istotne, mosasaury były również zwierzętami oddychającymi powietrzem; dlatego złożenie jaja o miękkiej skorupce pod wodą wiązałoby się ze znacznym ryzykiem utonięcia dla rodzącego się noworodka.
Zidentyfikowanie nieuchwytnego producenta jaja Antarcticoolithus staje się jeszcze bardziej intrygujące, jeśli weźmiemy pod uwagę ustalenia Norella i in., które mogą wskazywać na jakąś formę dinozaura jako dumnego rodzica. Rzeczywiście, całkowita szacowana masa Antarcticoolithus wyraźnie zbliża się do masy największych nie-owadzich jaj dinozaurów i ptaków, a obie te grupy mają historię kopalnych wystąpień na Antarktydzie11. Rodzicielstwo dinozaurów wydaje się więc przynajmniej prawdopodobne w przypadku Antarcticoolithus, który mógł zostać złożony na lądzie, a następnie wymyty do morza jako wyrzucona skorupka jaja. Mogła ona przez jakiś czas zachować pływalność dzięki uwięzionemu powietrzu, zanim w końcu opadła na dno morza, gdzie została zagrzebana w osadach i ostatecznie skamieniała. Miejmy nadzieję, że przyszłe odkrycia podobnie spektakularnych kopalnych jaj z nienaruszonymi embrionami rozwiążą tę prowokującą do myślenia zagadkę.