Micșorarea urechilor interne ale strămoșilor mamiferelor ar putea dezvălui momentul în care a apărut corpul cu sânge cald

Fierbinte sau nu? Aruncând o privire în interiorul urechii unui animal – chiar și una fosilizată – vă poate spune dacă acesta avea sânge cald sau rece. Folosind o metodă nouă care analizează dimensiunea și forma canalelor urechii interne, cercetătorii sugerează că strămoșii mamiferelor au devenit brusc cu sânge cald acum aproximativ 233 milioane de ani, relatează echipa în Nature 20 iulie.

Sângele cald, sau endotermia, nu este unic pentru mamifere – păsările, singurii dinozauri în viață, au și ele sânge cald. Dar endotermia este una dintre caracteristicile cheie ale mamiferelor, permițând animalelor să-și regleze temperatura internă a corpului prin controlul ratelor metabolice. Această caracteristică a permis mamiferelor să ocupe nișe de mediu de la pol la ecuator și să facă față instabilității climatelor antice (SN: 6/7/22).

Cu toate acestea, când a evoluat endotermia a fost un mister. Pe baza analizelor fosilelor privind ratele de creștere și a izotopilor de oxigen din oase, cercetătorii au propus date pentru apariția acesteia până acum 300 de milioane de ani.

Structurile urechii interne a mamiferelor și a strămoșilor lor dețin cheia pentru a rezolva acest mister, spune Ricardo Araújo, paleontolog vertebrat la Universitatea din Lisabona. La toate vertebratele, labirintul de canale semicirculare din urechea internă conține un fluid care răspunde la mișcările capului, frecându-se de micile celule ciliate din ureche și ajutând la menținerea sentimentului de echilibru. Acest lichid poate deveni mai gros sau mai subțire în funcție de temperatura corpului.

„Mamiferele au urechi interne foarte unice”, spune Araújo. În comparație cu vertebratele cu sânge rece de dimensiuni similare, dimensiunile canalelor semicirculare ale mamiferelor – cum ar fi grosimea, lungimea și raza de curbură – sunt deosebit de mici, spune el. „Canalele sunt foarte subțiri și au tendința de a fi foarte circulare în comparație cu alte animale”. În schimb, peștii au cele mai mari pentru dimensiunea corpului lor.

Ce se întâmplă dacă, au presupus Araújo și colegii săi, dimensiunea și forma canalelor urechii sunt legate de temperatura corpului animalului? La animalele cu sânge cald, lichidul devine mai puțin vâscos, iar canalele s-ar putea să se fi micșorat pentru a compensa. Dacă este așa, ar putea fi posibil să se urmărească modul în care forma canalelor fosilizate ale urechii interne s-a schimbat în timp pentru a descoperi când a apărut sângele cald în descendența mamiferelor.

Pentru a testa această ipoteză, cercetătorii au creat un instrument pe care îl numesc „indicele de termo-motilitate” pentru a face legătura între sângele cald și aceste dimensiuni ale urechii interne la 341 de vertebrate diferite. Ținând cont de diferențele de mărime, valoarea acestui indice s-a dovedit a urmări îndeaproape temperatura corpului unui animal, de la pești la reptile și mamifere. Reptilele au avut valori scăzute ale indicelui; mamiferele au avut valori ridicate.

Echipa a aplicat apoi acest indice la canalele urechilor fosilizate a 56 de specii de strămoși ai mamiferelor dispărute. Spre surprinderea lor, datele au arătat o schimbare bruscă în morfologia urechii interne în urmă cu aproximativ 233 milioane de ani. Acest lucru ar corespunde unei creșteri a temperaturii corpului între 5 și 9 grade Celsius – sugerând că endotermia a evoluat brusc în acea perioadă, concluzionează echipa.

„Faptul că este o ruptură bruscă în datele [suggests] înseamnă că tranziția s-a produs rapid, în decurs de aproximativ un milion de ani”, spune coautorul Kenneth Angielczyk, paleontolog la Field Museum din Chicago.

Este un studiu inteligent, spune Stephen Brusatte, un paleontolog de la Universitatea din Edinburgh care nu a fost implicat în lucrare. „Am folosit [computed tomography] date pentru a studia formele urechilor interne de ani de zile, pentru a încerca să deduc cum se mișcau speciile dispărute și cum puteau auzi, și nu mi-a trecut niciodată prin cap că forma urechii interne este legată de metabolism și că ar putea fi folosită pentru a prezice temperaturile corporale ale speciilor fosile”.

Cu toate acestea, Brusatte remarcă faptul că există o limită a ceea ce oamenii de știință pot culege doar din canalele urechii fosilizate, deoarece acestea nu dezvăluie ce țesuturi moi ar fi putut fi prezente, cum ar fi celulele ciliate, sau vâscozitatea reală a fluidului urechii. „Doar forma nu poate fi întotdeauna suficientă pentru a prezice ceva atât de complex precum temperatura corpului sau stilul metabolic”.

Momentul presupusei schimbări, în urmă cu aproximativ 233 de milioane de ani, corespunde unui scurt interludiu geologic de climă extrem de instabilă, cunoscut sub numele de Episodul Pluvial Carnian (SN: 9/30/21). „A fost o perioadă în care temperaturile globale se schimbau foarte mult și a fost, de asemenea, o perioadă foarte umedă și ploioasă”, spune Angielczyk. „Unul dintre beneficiile endotermiei este că stabilizează mediul intern al corpului, îți permite să funcționezi independent de condițiile de mediu”.

Descoperirea evidențiază modul în care „întregul Triasic a fost un pic nebun”, spune Araújo. Începutul Triasicului a fost epical de fierbinte, venind după extincția în masă „Marea Moarte” de la sfârșitul perioadei Permian (SN: 12/6/18). Speciile de vertebrate abia începuseră să se recupereze după acest eveniment când au fost lovite de Episodul Pluvial Carnian. Cu toate acestea, în Triasic au apărut atât mamiferele, cât și dinozaurii – care au reușit să supraviețuiască.

A fost „o perioadă de timp crucială în istoria vieții”, spune Araújo. Este posibil ca toată această instabilitate să fi înarmat ambele grupuri cu instrumentele evolutive de care aveau nevoie pentru a face față unei alte extincții în masă la sfârșitul Triasicului, acum 201 milioane de ani (SN: 7/1/22).