Predok cicavca udržiavajúci teplo. (Luzia Soares) Ako prvý dinosaurov nachádzali svoje nohy asi pred 230 miliónmi rokov, objavovali sa aj predkovia moderných cicavcov. Niekde na ceste si vyvinuli pozoruhodnú schopnosť: vytvárať si vlastné teplo.
Tento rozhodujúci evolučný krok k endotermia –schopnosť vytvárať teplo zvnútra a udržiavať takmer konštantnú telesnú teplotu, aj keď okolité teploty kolíšu–odvtedy umožnil tejto rozmanitej triede zvierat prosperovať v mnohých prostrediach po celom svete.
Ale kedy presne sa teplokrvnosť alebo endotermia prvýkrát vyvinula u zvierat, zostalo pre evolučných biológov obrovskou záhadou.–do teraz.
Nová štúdia medzinárodného tímu vedcov vedeného paleontológom z Lisabonskej univerzity Ricardom Araújom našla dôkazy, ktoré naznačujú, že endotermia vznikla približne pred 233 miliónmi rokov. Neskorý trias , geologická epocha, ktorá predznamenala vek dinosaurov.
Tento dôkaz sa nenašiel v krvi, ale vo skamenených vnútorných ušiach pradávnych predkov cicavcov.
Aj keď sa vnútorné ucho môže zdať ako nepravdepodobné miesto na hľadanie informácií o telesnej teplote, bol to v skutočnosti logický krok po tom, čo si vedci uvedomili, že telesná teplota ovplyvňuje viskozitu alebo tekutosť tekutiny, ktorá prúdi okolo malých polkruhových kanálikov. vnútorné ucho.
Hlavnou úlohou týchto kruhových, tekutinou naplnených štruktúr vnútorného ucha je pomôcť zistiť pohyb hlavy, ktorý je nevyhnutný pre rovnováhu, videnie a koordinované pohyby.
„Až doteraz sa na predpovedanie pohybu fosílnych organizmov vo všeobecnosti používali polkruhové kanály,“ vysvetľuje Romain David, autor štúdie a paleontológ špecializujúci sa na biomechaniku ušných kanálikov v Prírodovednom múzeu Spojeného kráľovstva v Londýne.
'Pri pozornom pohľade na ich biomechaniku sme však prišli na to, že by sme ich mohli použiť aj na odvodenie telesnej teploty.'
Na určenie toho, kedy sa endotermia pravdepodobne vyvinula u starých cicavcov a vtákov, sa v minulosti používalo množstvo rôznych prístupov. Ale tieto štúdie, ktoré sa pokúšali spojiť rýchlosť metabolizmu, spotrebu kyslíka a stopy telesného ochlpenia s priemernou telesnou teplotou, priniesli vágne alebo protichodné výsledky, tvrdia vedci.
Sú si celkom istí svojou novou metódou analýzy veľkosti a tvaru štruktúr kostí a mäkkých tkanív vnútorného ucha, aby mohli odvodiť, či zvieratá behali horúce alebo studené, pričom to overili na viac ako 360 živých a vyhynutých stavovcoch pred návratom k fosílnym záznamom. .
Tieto predbežné analýzy ukázali, že vnútorné ušné kanáliky zvierat s trvalo vysokou telesnou teplotou, ako sú cicavce, museli zmeniť tvar, aby správne fungovali s tekutejšími tekutinami.
To znamená, že štruktúra vnútorného ucha by mohla byť použitá ako presný návod, kedy sa endotermia vyvinula.
Keď výskumníci analyzovali fosílie zo skupiny 56 vyhynutých druhov, z ktorých pochádzajú cicavce, všimli si, že tieto prastaré zvieratá mali menšie kanály a užšie kanály ako podobne veľké chladnokrvné tvory.
Vnútorné zvukovody starých teplokrvných (vľavo) a studenokrvných (vpravo) zvierat. (Dávid a Araújo)
Vedci zistili, že tieto zmeny v štruktúrach vnútorného ucha boli náhle a korelovali s prudkým zvýšením telesnej teploty o približne 5 až 9 stupňov Celzia (9 až 16 stupňov Fahrenheita).
Simulácie na sledovanie zmien vo fosílnych ušiach v priebehu času naznačujú, že endotermia sa vyvinula oveľa neskôr, a teda rýchlejšie, ako si paleontológovia mysleli - asi za menej ako milión rokov.
Títo predkovia pravdepodobne klíčili kožušinu v rovnakom čase, keď ich metabolizmus prepínal, aby udržali vyššiu telesnú teplotu v čase, keď sa klíma triasu rýchlo ochladzovala.
„Endoterapia ako zásadná fyziologická charakteristika spája ďalšie charakteristické črty cicavcov, ktoré vznikli počas tohto obdobia klimatickej nestability,“Araújo a kolegovia písať v ich papieri.
„Nebol to postupný, pomalý proces v priebehu desiatok miliónov rokov, ako sa predtým myslelo, ale možno sa dosiahol rýchlo, keď ho spustili nové metabolické dráhy podobné cicavcom a pôvod srsti,“ dodáva Araújo v tlačovej správe.
Zatiaľ čo život, ktorý dnes vidíme na Zemi, ukazuje, aká výhodná bola pre vtáky a cicavce vyvíjajúca sa teplokrvnosť, je nepravdepodobné, že by to bol jediný dôvod, prečo endotermy získali ekologickú dominanciu.
Výskum od Araúja, Angielczyka a kolegov odráža ďalšiu štúdiu publikovanú v Príroda začiatkom tohto roka, ktorý použil niektoré podobne dômyselné metódy na odvodenie, že väčšina dinosaurov neboli ektotermy ako moderné plazy, na ktoré sa podobajú, aleteplokrvných živočíchovako vtáky a cicavce.
Čo je zaujímavé na tomto zistení molekulárnej paleobiologičky Jasminy Wiemannovej a kolegov z Yale University, zdá sa, že vylučuje ďalšiu dlhotrvajúcu hypotézu, že teplokrvnosť vtákov a cicavcov nejakým spôsobom pomohla ich predkom prežiť masové vymieranie na konci kriedy, ktoré zničilo väčšinu dinosaurov.
Takže, ako to už v paleontológii býva, keď sa odhalia potenciálne odpovede na jednu záhadu, ďalšia zápletka sa zahustí.
Nová štúdia bola publikovaná v r Príroda .