Международный коллектив ученых показал, что теплокровность, вероятно, появилась у млекопитающих в позднем триасовом периоде, около 233 миллионов лет назад. К такому выводу исследователи пришли, анализируя строение полукружных каналов внутреннего уха млекопитающих и их предков.
Теплокровное млекопитающее позднего триаса/ © Luzia Soares
Теплокровность, или эндотермность — способность организма сохранять постоянную температуру тела (31-45 °C) за счет метаболической активности вне зависимости от температуры окружающей среды. Эта важнейшая черта млекопитающих и птиц позволяет им занимать самые разные экологические ниши, выживать в холодных условиях, долго оставаться активными, совершать дальние миграции и быстро передвигаться.
Ранее Naked Science писал об исследовании, авторы которого предположили, что впервые теплокровность могла возникнуть более 300 миллионов лет назад у предков всех амниот (рептилий, птиц и млекопитающих). Однако понимание того, когда теплокровность впервые появилась именно у млекопитающих, остается загадкой, поскольку большинство ископаемых свидетельств неоднозначны.
Теперь международная команда ученых выдвинула гипотезу, что млекопитающие стали теплокровными около 233 миллионов лет назад. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
Размеры полукружных каналов различались у теплокровных и холоднокровных синапсид/ ©Romain David and Ricardo Araújo
К такому выводу ученые пришли, анализируя структуру полукружных каналов предков млекопитающих. Это часть вестибулярного аппарата, образованная костным лабиринтом внутреннего уха, где размещен перепончатый лабиринт, заполненный жидкостью — эндолимфой. Рецепторы полукружных каналов реагируют на колебания эндолимфы, вызванные движением головы. Это необходимо для навигации, поддержания баланса, восприятия пространства и координации движений.
Вязкость эндолимфы зависит от температуры тела животного. Переход к теплокровности снизил бы вязкость эндолимфы, что негативно отразилось бы на функции полукружных каналов. В то время как повышение поведенческой активности, вероятно, потребовало бы увеличения их эффективности. Поэтому, возможно, имели место морфологические изменения полукружных каналов во время этого перехода.
Ученые исследовали, как изменялись полукружные каналы у 56 вымерших синапсид (к этой группе относятся млекопитающие и их предки). Мягкие ткани перепончатого лабиринта не сохранились в окаменелостях, но очень важны для понимания биомеханики. Чтобы воссоздать строение внутреннего уха ископаемых млекопитающих, авторы работы оценивали соотношения костных и мягких тканей современных животных.
Результаты исследования показали, что около 233 миллионов лет назад структура полукружных каналов у группы Mammaliamorpha резко изменилась: они стали уже и уменьшились в размерах. Вероятно, именно тогда, в позднетриасовом периоде, млекопитающие обрели теплокровность. Вопреки предыдущим предположениям, предки современных млекопитающих до Mammaliamorpha, скорее всего, были холоднокровными. Поздний триас сопровождался нестабильностью климата, и теплокровность могла развиться как адаптация к этим меняющимся условиям.
