Starodavni majhni zobje razkrivajo, da so prvi sesalci živeli bolj kot plazilci Understand article

Študija 200 milijonov let starih zob najzgodnejših sesalcev nakazuje, da so le-ti zelo verjetno živeli bolj kot plazilci.

Umetniška rekonstrukcija lova Morganucodonov (levo) in Kuehneotheriumov (desno) v pokrajini Wales iz obdobja zgodnje jure pred 200 milijoni let.
Originalna slika Johna Sibbicka, 2013. Avtorske pravice: Pam Gill.

Raziskava, ki sta jo vodili Univerza v Bristolu (ZK) in Univerza v Helsinkih (Finska), je prvič omogočila paleontologom  neposredno proučevanje fiziologije fosilov zgodnjih sesalcev.

Fosile zob v velikosti bucikine glavice dveh najzgodnejših sesalcev, Morganucodona in Kuehneotheriuma, so prvič poskenirali s pomočjo močnih rentgenskih žarkov na treh različnih prenosnih linijah žarkov v ESRF (European Synchrotron Radiation Facility, Grenoble) in Swiss Light Source, kar je odprlo nov pogled na življenjsko dobo in evolucijo teh majhnih sesalcev. Poznamo jih iz jurskih skal južnega Walesa in do zdaj je mnogo znanstvenikov verjelo, da so bili toplokrvni.

Skeni, posneti v ESRF na prenosnih linijah žarkov ID19, ID16A in na predhodni ID22, so ekipi omogočili preučevanje rastnih obročkov v koreninah zob, ki nastajajo vsako leto kot letnice pri drevesu, kar bi lahko štelo kot pomoč pri ugotavljanju, kako dolgo so te živali živele. Rezultati so nakazali maksimalno življenjsko dobo do 14 let – to je precej več kot pri njihovih dlakavih naslednikih enake velikosti, kot so npr. miši in rovke, ki so v divjini večinoma preživele le leto ali dve.

“Bili smo priča nekaterim prekrasnim in zelo presenetljivim odkritjem. Včasih so verjeli, da so se glavne značilnosti sesalcev, vključno s toplokrvnostjo, razvile ob približno enakem času,” pravi vodilni avtor Elis Newham, član raziskave na Univerzi v Bristolu in sodelujoči avtor dokumenta.

“Ravno nasprotno. Naše ugotovitve jasno kažejo, da kljub večjim možganom in naprednejšemu obnašanju niso živeli hitro, zaradi česar bi imeli krajšo življenjsko dobo, ampak je bilo njihovo življenje upočasnjeno in daljše kot pri majhnih plazilcih, npr. kuščarjih,” dodaja.

Znanstveniki štejejo fosilizirane rastne obročke v zobeh (kot letnice pri drevesu), da bi ugotovili, kako dolgo so živeli najzgodnejši sesalci. Od leve proti desni: rekonstrukcija Morganucodona; zob Morganucodona z zobnim cementom, tankim slojem tkiva, ki pritrjuje korenine na kosti čeljusti (obarvan zeleno); ker v času življenja ves čas raste, se cementum vsako leto odlaga kot letnice pri drevesu (nakazano z obarvanimi puščicami). Ti obročki so bili pretvorjeni v 3D modelčke, ki tako prikazuje 14 let življenja Morganucodona, po velikosti podobnega rovkam.
Grafika: Nuria Melisa Morales Garcia. Morganucodon na osnovi modela Palaeocreations 2018 Boba Nichollsa.

Med potovanjem so raziskovalci za skeniranje v European Synchroton in Swiss Light Source zbrali 200 primerkov zob, ki sta jih priskrbela Prirodoslovni muzej London in Univerzitetni muzej zoologije Cambridge.Toliko primerkov zob so imeli, ker so ti sesalci padli v jame in luknje v skali, kjer so se njihova okostja, vključno z zobmi, kasneje fosilizirala. “Zahvaljujoč neverjetno dobro ohranjenim drobnim delcem smo lahko proučili na stotine posameznih predstavnikov različnih vrst, kar daje našim rezultatom bistveno večjo verodostojnost, kot bi jo od tako starih fosilov sploh lahko pričakovali,” razlaga Ian Corfe, raziskovalec na Univerzi v Helsinkih in pri Geološki raziskavi Finske ter sodelujoči avtor.

Poskusi v ESRF so bili izvedeni na treh različnih prenosnih linijah žarkov. Na predhodnem ID22 je ekipa opravila nekaj pilotnih skenov v rentgenski mikrotomografiji, sledili pa so velika količina primerkov, ki so bili poskenirani  z mikrotomografskimi poskusi na ID19, in ključni primerki, posneti z nanoskalno holotomografskimi poskusi na ID16A. “V ESRF je za nas delala velika skupina ljudi, ki so poskenirali toliko primerkov, kolikor je bilo mogoče – potrebovali smo cel kovček, da smo pretovorili domov vse trde diske s podatki! Izkušnja  je bila napeta, a nas je bogato nagradila z rezultati, še posebej naši pogovori o primerkih in rezultatih z znanstveniki na prenosnih linijah žarkov. Multiskalno tomografski pristop, ki nam je omogočil, da smo poskenirali na stotine primerkov z mikrotomografijo in da so bili najbolje ohranjeni primerki ponovno skenirani na zelo visoki resoluciji z nanoskalno holotomografijo, je bilo resnično bistvenega pomena, da smo se lahko prepričali, da imamo v koreninah zob resnično material z rastnimi krogi, ki so se ohranili v fosilih, in da smo naredili vzorce zadostnega števila primerkov, da lahko z večjo gotovostjo ocenimo, kakšna je bila njihova življenjska doba,” razlaga Ian Corfe. To je bilo tudi prvič, da je skupina paleontologov uporabila nanotomografijo prenosne linije žarkov ID16A.

“Naše najdbe izpostavljajo edinstvene značilnosti prenosne linije žarkov – kombinacijo visoke energije, nanometrično prostorsko resolucijo in visoko kontrastno občutljivost. Vse to nam je omogočilo, da smo dobili natančne posnetke zelo zanimivih fosilov,” pravi Alexandra Pacureanu, znastvenica na ID16A.

Alexandra Pacureanu, ki dela na prenosni liniji žarkov ID16A.
ESRF/Stef Candé

“V digitalni obliki smo rekonstruirali korenine zob v 3D, kar nam je pokazalo, da je Morganucodon živel do 14 let, medtem ko je Kuehneotherium živel do približno 9 let. Osupnilo me je dejstvo, da je ta življenjska doba bistveno daljša od življenjske dobe od enega do treh let, ki smo jo sprva predvidevali za drobne sesalce enake velikosti,” je rekel Newman.

“Kljub temu so bili po okostju, lobanjah in zobeh precej podobni sesalcem. Imeli so posebne zobe za žvečenje, relativno velike možgane in verjetno tudi dlako, vendar njihova dolga življenjska doba kaže na to, da so živeli življenje bolj v počsnem ritmu plazilcev kot pa v hitrem ritmu sesalcev. Obstaja dober dokaz iz poznega perma izpred več kot 270 milijoni let, da so predniki sesalcev postopoma postajali toplokrvni, ampak tudi 70 milijonov let kasneje so se naši predniki še vedno obnašali bolj kot moderni plazilci kot pa sesalci.”

Čeprav je ritem njihovega življenja ostajal bolj plazilski, je bil v kostnem tkivu teh zgodnjih sesalcev najden dokaz srednje aktivnosti za trajno gibanje. Kot živo tkivo kosti vsebujejo maščobo in žile. S pomočjo premera teh žil lahko ocenimo največji možen pretok krvi, ki je bil omogočen živali, kar je bilo pomembno za aktivnosti, kot sta iskanje hrane in lov. V stegnenicah Morganucodona je ekipa odkrila, da je bil pretok krvi  nekoliko večji kot pri kuščarjih enake velikosti, ampak precej nižji kot pri modernih sesalcih. To dokazuje, da so bili ti zgodnji sesalci aktivni dlje kot majhni plazilci, a niso bili sposobni živeti energičnega življenjskega stila zdaj živečih sesalcev.

Acknowledgements

Ta članek je bil prvotno objavljen v digitalni reviji ESRF News.

References

Resources

Institution

ESRF

License

CC-BY-NC-SA