Dodano: 22 lipca 2022r.

Ssaki nie były pierwszymi zwierzętami stałocieplnymi

Endotermia, czyli ciepłokrwistość, stałocieplność, to zdolność ssaków i ptaków do wytwarzania własnego ciepła i utrzymywania stałej temperatury ciała niezależnie od temperatury otoczenia. Ta zasadnicza różnica w stosunku do zimnokrwistych gadów leży u podstaw dominacji ssaków w niemal każdym ekosystemie na świecie. Do tej pory nie było wiadomo, kiedy dokładnie endotermia pojawiła się wśród zwierząt zamieszkujących Ziemię. Jednak nowe badania świadczą o tym, że zdolność ta pojawiła się na długo przed pojawieniem się ssaków.

Ssaki nie były pierwszymi zwierzętami stałocieplnymi

 

Zespół naukowców z Portugalii, Francji i RPA, znalazł dowody na to, że ta kluczowa z perspektywy ewolucyjnej zdolność pojawiła się u zwierząt około 233 miliony lat temu. Było to długo przed tym, zanim na Ziemi zadomowiły się ssaki. W badaniach pomogły analizy skamielin uszu.

- Po raz pierwszy jesteśmy w stanie prześledzić ewolucyjne konsekwencje powstania endotermii i jej wpływ na anatomię szkieletu naszych przodków - mówi zaangażowany w badania dr Julien Benoit. - To bardzo ekscytujące – dodaje.

Wyniki analiz opublikowano w czasopiśmie „Nature” (DOI: 10.1038/s41586-022-04963-z).

Intuicja badaczy

Ucho wewnętrzne to nie tylko narząd słuchu, mieści się w nim również narząd równowagi - kanały półkoliste. Trzy kanały półkoliste ucha wewnętrznego są zorientowane w trzech wymiarach przestrzeni i wypełnione płynem, który przesuwa się w kanałach przy poruszaniu głową. Aktywuje to receptory, które przesyłają do mózgu dokładną trójwymiarową pozycję głowy i ciała. Lepkość tego płynu zwanego endolimfą ma ogromne znaczenie dla zachowywania równowagi.

Lepkość endolimfy zmienia się w zależności od temperatury ciała. Z powodu tej właściwości fizycznej kanały półkoliste ucha wewnętrznego musiały dostosować się ewolucyjnie do lepkości narzuconej przez wyższą temperaturę ciała.

Dwóch głównych autorów odkrycia, dr Ricardo Araújo (Uniwersytet w Lizbonie) i dr Romain David (Muzeum Historii Naturalnej w Paryżu), uświadomiło sobie, że ta zmiana kształtu kanałów półkolistych będzie łatwa do prześledzenia dzięki zachowanym skamieniałościom. Wskazanie gatunku, u którego nastąpiła zmiana geometrii kanałów półkolistych, mogłoby posłużyć jako dokładna wskazówka, kiedy doszło do wykształcenia się endotermii.

- Przyglądając się biomechanice kanałów półkolistych doszliśmy do wniosku, że możemy je wykorzystać do wnioskowania o temperaturze ciała. Dzieje się tak dlatego, że płyn zawarty w kanałach staje się mniej lepki, gdy wzrasta temperatura. Dlatego podczas przejścia na endotermię konieczne były morfologiczne adaptacje u zwierząt – mówi współautor pracy dr Romain David.

Skamieniałości z Karru

Zespół stwierdził, że geometria kanałów ucha wewnętrznego dostosowała się do zmiany lepkości endolimfy około 233 milionów lat temu. Dowodzi to, że temperatura ciała przodków ssaków stała się w tym czasie wyższa. W odkryciu ważną rolę odegrały skamieniałości przodków ssaków znalezione w południowoafrykańskim półpustynnym regionie Karru (z j. ang. Karoo).

Karru było w tym czasie położone bliżej bieguna południowego. Cieplejsza temperatura ciała sugerowana przez geometrię ucha wewnętrznego nie może wynikać zatem z ogólnie cieplejszego klimatu.

Wykorzystując najnowocześniejsze techniki tomografii komputerowej i modelowania 3D, badacze byli w stanie zrekonstruować ucho wewnętrzne dziesiątków przodków ssaków z południowoafrykańskiego Karru i innych miejsc na świecie.

Zmiana paradygmatu

Do tej pory naukowcy byli zdania, że endotermia wykształciła się pod koniec permu lub na początku triasu, około 252 mln lat temu, lub bliżej powstania ssaków 200 mln lat temu. Nowe wyniki sugerują, że endotermia pojawiła się u przodków ssaków około 233 mln lat temu. Ta nowa data jest zgodna z ostatnimi ustaleniami, że wiele innych cech ssaków, również wyewoluowało wcześniej. Co ważniejsze, wyniki potwierdzają, że ewolucyjne przejście do ciepłokrwistości było niespodziewanie szybkie.

- Nasze badania pokazują, że nabycie endotermii nastąpiło bardzo szybko w kategoriach geologicznych, w mniej niż milion lat - mówi współautor pracy dr Ricardo Araújo. - Nie był to stopniowy, powolny proces zachodzący przez dziesiątki milionów lat, jak wcześniej sądzono – dodaje.

 

Źródło: Wits University, fot. Luzia Soares/ Public Domain