Petrolacosaurus byl malý, 40 centimetrů dlouhý plaz a nejstarší známá diapsida. Žil v pozdním karbonovém období, Jogginsovy vrstvy, kde byl nalezen, jsou staré 302 milionů let.
Výživa pravěkých plazů se mohla skládat hlavně z drobného hmyzu. Petrolacosaurus měl výrazné psí zuby druhotné velikosti, což je vlastnost, která se vyskytuje především u therapsidů a později u savců. Jeho fosilie byly nalezeny v Kansasu.
Petrolacosaurus byl nalezen zakonzervovaný ve vrstvě laminované břidlice, která byla zároveň rostlinným ložiskem. Vrstvy, ve kterých byly ostatky nalezeny, byly z horního Pensylvánského stáří (přibližně 323-298 ma). Samotná fosilie se odhaduje na stáří přibližně 302 milionů let.
Vzorky odhalují, že Petrolacosaurus měl mírně protáhlou lebku se dvěma temporálními fenestrami. Horní temporální fenestra je umístěna posteriorně ke zvětšené orbitě. Jedná se o výrazně diapsidní znak.
Na zubní protéze jsou okrajové zuby, které vykazují primitivní typ mělké implantace. Na premaxile jsou také dva větší zuby, jejichž funkce bude podrobněji vysvětlena níže. Palatální uspořádání se velmi podobá Youngoidům.
Existuje sedm protáhlých krčních obratlů, 2 křížové obratle a 60 ocasních obratlů. Počet a umístění obratlů ukazuje, že Petrolacosaurus byl dlouhokrký plaz s kratším trupem. Počet a tvar obratlů podobný cívce, kromě póz, ve kterých plazi uhynuli, ukazují, že to byli také velmi ohební tvorové.
Vertebrální centra jsou obojživelného tvaru a mají velké ventro-laterální prohlubně. Podobnou prohlubeň lze pozorovat na masivních nervových obloucích, které se táhnou od prezygapophóz k postzygapophóze. Tyto prohlubně umožnily, aby vertebrální kolona byla lehčí a přitom si zachovala robustní stavbu.
Korzet prsní u Petrolacosaura je lehký ve srovnání s masivními korzety, které se vyskytují u rodu, jako je pelycosaur. Vzorky mají klíční kost s rozšířenou břišní čepelí, kratší než Captorhinus nebo pelycosauři. Také je zde velký cleithrum se širokým, zaobleným koncem.
Petrolacosaurovy končetiny byly dlouhé a štíhlé ve srovnání s jinými primitivními diapsidy, jako je Araeoscelis.
Poloměr a loketní kost u Petrolacosaura jsou poměrně stejně dlouhé. Na rozdíl od těchto dvou kostí je lýtková kost výrazně kratší než holenní, protože holenní kost má distální artikulaci s astragalou. Tento rozdíl v délce je dále výrazný, protože astragalus má dlouhý krk a podepřenou šikmou plošinu poskytující nepružnou, konkávní artikulaci s holenní kostí. Tato artikulace vytváří prakticky nehybný kloub mezi oběma kostmi.
Petrolacosaurus má falangeální vzorec pro rukopis 2-3-4-5-3. Pro pes je vzorec 2-3-4-5-4. Délka číslic se zvětšuje, jak se pohybujete od číslice I-V. Metatarsal IV je 3,5krát delší než metatarzální I. Mnoho linií postpaleozoických plazů má redukci číslice IV v rukopisu a pes, což naznačuje, že Petrolacosaurus je primitivnější než tito plazi.
Petrolacosaurus je členem bazálního diapsidního řádu Araeoscelidia spolu s vodním, pozdně pensylvánským Spinoaequalis.
Specifické taxonomické umístění Petrolacosaura je velmi diskutované téma. Kvůli neobvyklým osteologickým znakům a stáří plaza se vědci pohybují tam a zpět mezi tím, jaká poloha dává největší smysl.
Mnoho paleontologů je skeptických k současnému umístění Petrolacosaura kvůli velkým výpadkům ve fosilních záznamech, konkrétně mezi nejstaršími známými eosuchiánskými fosiliemi (objevujícími se v dolní juře) a množením v pozdním permu.
Současné fylogenetické umístění naznačuje, že Petrolacosaurus je odvozen od sestry Spinoaequalis, druhého druhu rané diapsidy. Na rozdíl od Spinoaequalis vykazuje Petrolacosaurus mnoho odlišných lebečních a postkraniálních rysů, charakteristických pro nejprimitivnější diapsidy.
Skutečnost, že Petrolacosaurus má rysy, které jsou výrazně romeriidianské a také velmi primitivní, vede vědce k domněnce, že tento druh je dost starý na to, aby mohl být předkem eosuchianů. Protože Petrolacosaurus nemá vyvinutější rysy, než mají eosuchiané, byl zařazen do samostatné čeledi z rodu Eosuchia.
Fylogenetické vztahy založené na deBraga a Reisz (1995) a Falconnet a Steyer (2007).
Petrolacosaurovy zuby jsou středně dlouhé, mírně zakřivené a nevykazují žádné boční stlačení. Na premaxile horní čelisti jsou umístěny dva zuby, připomínající tesáky. Na zubní protéze je kolem 25 menších zubů, všechny různé délky. Umístění v čelisti odhaluje, že zuby na horní a dolní čelisti se neprokládají, ale spíše se setkávají podél střední roviny. Nahodilé délky zubů odpovídají primitivní metodě pravidelné výměny zubů. Zuby umístěné na příčné přírubě pterygoidy jsou výrazně větší než ostatní, což naznačuje, že tyto zuby byly specializované na chytání menšího, tvrdého hmyzu s krunýři.
Čelisti Petrolacosaura jsou dlouhé a štíhlé. Na základě bodů uchycení kosterního svalstva a zkrácené spánkové oblasti by adduktorové svaly měly omezené množství páky, což by vedlo k rychlému, ale slabému kousnutí. To je další podpora hypotézy, že Petrolacosaurus byl hmyzožravý.
Je známo, že bahno, ve kterém byl plaz zkamenělý, vytváří dobře zachované otisky hmyzu a rostlin, což umožňuje extrapolaci o okolním prostředí. Kvůli fosilním důkazům o okřídleném hmyzu, plodech jehličnanů a dalších pteridospermech je Petrolacosaurus považován za zcela suchozemského plaza, který žil v lese jehličnatých kapradin.
Přední končetina má délku 135 mm a zadní 165 mm, což dává plazovi poměr délky téměř 1x delší než dorzálně-sakrální oblast. Petrolacosaurus má také zeugopodium v přední i zadní končetině, které je delší než stylopodium. U druhů vodních plazů jsou u ploutví charakteristické kratší zeugopodium a delší stylopodium. Jak tento vztah délky, tak široké sakrální žebro u Petrolacosaura svědčí o rozvaleném, čtyřnohém postoji. Prodloužení končetin je také adaptací pro rychlejší pohyb.
Pozemská příroda a jehličnaté prostředí Petrolacosaurus vedou k pochybnostem, zda tento rod mohl nebo nemohl šplhat po stromech. V roce 1942 Robert Mertens publikoval analýzu plazů, kteří měli morfologické rysy, které propůjčovaly schopnost šplhat. Mezi další rysy, hlavní synapomorfy jsou:
Distální špičky článků prstů Petrolacosaura mají velmi velké a solidně vyvinuté boční tuberozity. Tyto procesy na těchto kostech sloužily jako uchycení vazů. Na nejvíce distálních článcích prstů má Petrolacosaurus mírně vykroužené oblasti, kde by se uchytily mírné drápy. Podlouhlé prsty a středně vykroužené špičky s drápy ukazují na to, že Petrolacosaurus je mírný horolezec, možná jen když je zahnán do kouta predátorem.
Petrolacosaurus vystupoval v televizním pořadu BBC Walking with Monsters. Zvíře je nesprávně používáno jako příklad amniota po předcích, neboli „plaza“ v tradičním linnaejském smyslu tohoto slova. Z evolučního hlediska to znamená, že Petrolacosaurus byl používán k ilustraci prvních obratlovců, kteří byli již plně adaptováni na pozemský život, ale byli stále chladnokrevní. Byl zobrazován jako žijící po boku několika druhů obřích členovců, jako jsou obří pavouci mesothelae, a Meganeura, obří vážky, stejně jako obojživelníků antroposaurů jako Proterogyrinus. V souladu s jeho používáním jako protoamniota je Petrolacosaurus zobrazován jako společný předek obou synapsid, jako je Dimetrodon, včetně savců, a sauropsid, včetně moderních plazů a ptáků; je také uvedeno, že jeho srdce bylo předlohou pro naše vlastní.
I když byl Petrolacosaurus skutečně poměrně raným amniotem a byl typicky ještěrčí, stejně jako všechny první amniony, byl nicméně příliš odvozený na to, aby mohl být líčen jako předek všech moderních forem. Ve skutečnosti to byla již diapsida se dvěma otvory známými jako „temporální fenestrae“ na každé straně lebky, které přidávaly záchytné body pro čelistní svaly. Tudíž nemohl být předkem žádných synapsid, které mají pouze jeden takový otvor a odchýlily se od běžného amniového stromu dříve než diapsidy.