Drevni zubići otkrivaju da su prvi sisari vodili život sličan reptilima Understand article

Istraživanje zuba koji su stari 200 miliona godina poreklom od najranijih sisara vršeno je pomoću moćnih X-zraka u okviru Evropskog postrojenja za sinhrotronsko zračenje (ESRF). Ono sugeriše da su ti zubi funkcionisali isto kao kod njihovih hladnokrvnih srodnika – gmizavaca (reptila), što…

Umetnička rekonstrukcija morganukodona (levo) i kueneoterijuma (desno) koji su lovili na prostorima Velsa u doba jure, pre 200 miliona godina. Originalna slika Džona Sibika, 2013. Autorsko pravo: Pam Gil

Istraživanje, predvođeno od strane Univerziteta u Bristolu (Velika Britanija) i Univerziteta u Helsinkiju (Finska), predstavlja prvi slučaj gde paleontolozi mogu direktno da proučavaju fiziologiju fosila ranih sisara.

Fosili zuba veličine glave čiode, poreklom od dva najstarija sisara koji se zovu Morganukodon i Kueneuterijum. Ovi fosili su bili skenirani po prvi put uz korišćenje tri tipa moćnih snopova X-zraka koji su emitovani u okviru Evropskog Postrojenja za Sinhrotronsko Zračenje (ESFR) i Švajcarskog Izvora Svetlosti. Ovime je dat novi uvid u životni ciklus i evoluciju ovih malih sisara. Zna se da potiču iz kamenite oblasti iz doba jure na području Južnog Velsa. Sve do sada su mnogi naučnici verovali da su ovo bila toplokrvna stvorenja.

Skeniranjem ESRF-a koji je koristio svetlosne snopove ID19, ID16A i prethodnoID22, naučni tim je mogao da proučava prstenove rasta koji se primećuju u korenu zuba. Ovi prstenovi podsećaju na godove drveća. Na sličan način svake godine se stvara novi prsten, te se na ovu pojavu moglo računati da će otkriti koliko su u proseku živeli ovi sisari. Rezultati su pokazali da je maksimalna dužina životnog veka bila do 14 godina. Ovo je mnogo duže nego životni vek koji su imali njihovi evolucioni naslednici, dakle miševi i rovčice, dlakava stvorenja sa skoro istom veličinom tela. Oni obično mogu doživeti godinu ili dve živeći u divljini.

“Došli smo do izvrsnih i veoma iznenađujućih otkrića. Smatrano je da su ključne karakteristike sisara evoluirale u isto vreme, uključujući i njihovu topolokrvnost,”rekao je glavni autor studije Elis Njuham, naučni saradnik na Univerzitetu u Bristolu i jedan od autora ovog naučnog rada.

“Radi poređenja, naša otkrića pokazuju da iako su ovi organizmi imali veće mozgove i naprednije ponašanje, oni s druge strane nisu živeli kratko i umirali mladi već su vodili jedan sporiji, duži život sličan onom koji vode mali reptili kao što su gušteri,” dodaje on.

Naučnici prebrojavaju fosilizovano prstenje rasta na zubima, poput godova koje viđamo kod drveća, kako bi saznali kolika je bila dužina života najranijih sisara. S leva na desno: rekonstrukcija morganukodona; zub morganukodona sa cementom, jednom strukturom koja pričvršćuje koren zuba za viličnu kost, ova struktura je osenčena zelenom bojom; kako zub raste tokom celog života, naslage cementa se talože svake godine poput godova drveta, ova struktura je označena obojenim strelicama; ovi zubi su pretvoreni u trodimenzionalne kompjuterske modele i zaključili su da je jedan morganukodon veličine rovčice živeo 14 godina.
Grafika: Nuria Melisa Morales Garsija. Izgled morganukodona koji je zasnovan na modelu Boba Nikolsa/Paleocreations 2018.

Put istraživanja je zahtevao od istraživača da sakupe otprilike 200 uzoraka zuba koji su obezbeđeni od strane Prirodnjačkog muzeja u Londonu i Univerzitetskog muzeja za zoologiju u Kembridžu. Ovi uzorci su dalje poslati na skeniranje u Evropskom Sinhrotronu i Švajcarskom Svetlostnom Izvoru. Razlog zbog kog su imali toliko mnogo uzoraka je taj što su ovi sisari upadali u pećine i rupe u stenama gde su njihovi skeleti, uključujući i zube, postajali očuvani fosili. “Zahvaljujući neviđenoj očuvanosti ovih sitnih fragmenata uspeli smo da ispitamo na stotine jedinki jedne vrste. Ovakvi rezultati su pružili veću sigurnost u pouzdanost rezultata koji se dobijaju od ovako starih fosila”, objašnjava Ian Korfe, istraživač na Univerzitetu u Helsinkiju i u Geološkom zavodu Finske, kao  jedan od autora.

Eksperimenti pri ESRF-u su izvedeni uz pomoć tri različita snopa svetlosti. Pređašnji ID22 snop, tim istraživača je iskoristio za neka početna mikrotomografska skeniranja X-zracima. Potom je eksperimentalno skeniran veliki broj uzoraka mikrotomografski putem ID19 snopa, a ključni uzorci su skenirani holotomografijom na nanoskali ID16A snopom svetlosti.

“Poveli smo veliki tim sa sobom u ESRF kako bismo skenirali što je više uzoraka moguće. Bio nam je potreban kofer samo za sve hard diskove koji su skladištili sve ove informacije! Iskustvo je bilo vrlo intenzivno ali vrlo korisno, pogotovo su nam bili značajni razgovori o uzorcima i rezultatima sa naučnicima koji rade u samom postrojenju za zračenje. Ovaj pristup sa tomografijom koja radi na više različitih nivoa nam je dozvolio da skeniramo na stotine uzoraka mikrotomografijom, a najbolje očuvane uzorke smo mogli da skeniramo ponovo holotomografijom visoke rezolucije na nanoskali. Ovo je bilo istinski važno jer smo se uverili da postoji materijal u korenima zuba fosila koji sadrži prikaze prstenova rasta istih. Uspešnim skeniranjem dovoljnog broja zuba, dobili smo prstenove rasta uz pomoć kojih se mogu međusobno upoređivati dužine života koju su imale različite jedinke,”obajšnjava Ian Korf. Ovo je takođe bio prvi put da su paleontolozi koristili nanotomografski snop ID16A.

“Otkrića ukazuju na vrlo jedinstvenu karaktieristiku ovog snopa – on je kombinacija visoke energije, nanometarske prostorne rezolucije i senzibilnosti ka visokom kontrastiranju. Ovo nam je omogućilo da napravimo precizne slike fosilnih uzoraka koji veoma dobro apsorbuju ovakve svetlosne snopove,”kaže Aleksandra Pakureanu, naučnica koja radi sa snopom ID16A.

Aleksandra Pakureanu, radi sa ID16A snopom svetlosti.
ESRF/Stef Candé

„Napravili smo digitalnu rekonstrukciju korena zuba u 3-Du i ispostavilo se da je morganukodon mogao da živi i do 14 godina, a kueneoterijum 9 godina. Bio sam zapanjen s obzirom da su živeli mnogo duže nego što smo predviđali za sisare iste veličine, a to je dužina života od jedne do tri godine,“ rekao je Njuham.

“Oni su inače u skoro svemu ličili na sisare. U pogledu njihovog skeleta, lobanje i zuba. Imali su posebno specijalizovane zube za žvakanje, relativno velike mozgove i imali su vrlo verovatno dlaku, ali njihov dug životni vek ukazuje da je njihova dinamika života podsećala na onu koja bi se pre mogla pripisati gmizavcima nego sisarima. Postoje validni dokazi da su preci sisara postajali sve toplokrvniji, proces koji je počeo u kasnom permu, pre više od 270 miliona godina i trajao narednih 70 miliona godina. Tokom celog tog dugog perioda naši preci su funkcionisali više kao današnji gmizavci, nego kao savremeni sisari.”

Iako je njihov životni stil ličio na onaj koji vode gmizavci, ipak su pronađeni dokazi o sposobnosti da su ipak vodili aktivniji način života. Oni su pronađeni u tkivu kostiju ovih najranijih sisara. S obzirom da je kost živo tkivo, ona sadrži masti i krvne sudove. Prečnik ovih krvnih sudova bi mogao da ukaže na maksimalni protok krvi koje bi jedna životinja mogla da ima u određenim trenucima života kao što su potraga za hranom ili lov. U butnim kostima Morganukodona, naučnici su otkrili da su njihovi krvni sudovi imali protok krvi koji je veći u poređenju sa gušterima iste veličine, ali s druge strane niži nego u poređenju sa savremenim sisarima. Ovo sugeriše da su ovi rani sisari bili aktivniji od manjih reptila ali opet nisu mogli da žive visoko energetski aktivno poput današnjih sisara.

Acknowledgements

Ovaj članak je originalno objavljen na sajtu ESRF-a.


References

Resources

Institutions

ESRF

License

CC-BY-NC-SA