Hvornår blev pattedyrenes forfædre varmblodede?
Ved at undersøge fossilers indre øre har forskere måske løst ét af palæontologiens store mysterier.
Pattedyr varmblodede indre øre buegange endotermi varme evolution udvikling

Udviklingen af endotermi, er muligvis én af grundene til, at pattedyr har tendens til at dominere næsten alle globale økosystemer. (Illustration: Tritylodon, en therapsid, rekonstrueret som et nataktivt, varmblodet dyr. Bemærk dampen, der kommer fra dyrets lunger. Luzia Soares/The Conversation)

Udviklingen af endotermi, er muligvis én af grundene til, at pattedyr har tendens til at dominere næsten alle globale økosystemer. (Illustration: Tritylodon, en therapsid, rekonstrueret som et nataktivt, varmblodet dyr. Bemærk dampen, der kommer fra dyrets lunger. Luzia Soares/The Conversation)

Partner The Conversation

Videnskab.dk oversætter artikler fra The Conversation, hvor forskere fra hele verden selv skriver nyheder og bringer holdninger til torvs

Pattedyr og fugle producerer deres egen kropsvarme og kontrollerer deres kropstemperaturer. Denne proces kaldes endotermi, så pattedyrene er varmblodede (endoterme) dyr.

Denne egenskab er muligvis én af grundene til, at pattedyr har tendens til at dominere næsten alle globale økosystemer.

Varmblodede dyr er mere aktive, både om dagen og natten, end deres koldblodede modstykker, og de formerer sig hurtigere.

Men indtil nu har man ikke vidst præcist, hvornår endotermi-processen opstod på pattedyrenes stamtræ. 

Det ændrer vores nye studie, publiceret i Nature, på. 

Stort, uløst mysterie

En kombination af to forskeres intuition, fossiler fra Sydafrikas Karoo-region og banebrydende teknologi har leveret svaret:

Endotermi-processen udviklede sig hos pattedyrenes forfædre for omkring 233 millioner år siden i den sene Trias-periode.

Oprindelsen af ​​pattedyrenes endotermi har været ét af palæontologiens store, uløste mysterier. 

Mange forskellige tilgange er blevet brugt til at forsøge at finde frem til svaret, men de har ofte leveret vage eller modstridende resultater. 

Vi synes, at vores metode er meget lovende, fordi den er valideret ved hjælp af et meget stort antal nulevende arter. 

Fakta
Om Forskerzonen

Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.

Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra vores partnere: Lundbeckfonden, Aalborg Universitet, Roskilde Universitet og Syddansk Universitet.

Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af partnerne. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.

Definerende egenskaber

Vores resultater indikerer, at endotermi-processen udviklede sig, på et tidspunkt hvor mange andre egenskaber i pattedyrenes krop også faldt på plads.

At pattedyrene er varmblodede, er afgørende for, at pattedyrene netop er, hvad de er i dag.

Endotermi-processen var sandsynligvis startpunktet for pattedyrenes evolution: 

  • Erhvervelsen af ​​en isolerende pels
  • Udviklingen af ​​en større hjerne, forsynet med varmere blod
  • En hurtigere reproduktionshastighed
  • Et mere aktivt liv

Det er alle definerende egenskaber, der udviklede sig som følge af, at pattedyrene er varmblodede.

Dukkede op omkring 33 millioner år før pattedyrenes oprindelse

Indtil nu havde de fleste forskere ment, at overgangen til endotermi var en gradvis, langsom proces, som fandt sted over titusinder af år, og som begyndte tæt på Perm-Trias-grænsen (grænsen mellem Perm og Trias for 248 mio. år siden, som markerer den mest omfattende masseuddøen i Jordens historie, red.)

Men det er også blevet foreslået, at overgangen fandt sted tættere på pattedyrenes oprindelse, for omkring 200 millioner år siden.

Vores resultater indikerer derimod, at endotermi-processen dukkede op hos pattedyrenes forfædre omkring 33 millioner år før pattedyrenes oprindelse. 

Tidsfæstelsen stemmer overens med de seneste resultater om, at mange af de egenskaber, der normalt forbindes med 'pattedyr', som knurhår og pels, også udviklede sig tidligere end hidtil antaget. 

Ifølge vores resultater udviklede endotermien sig på mindre end en million år, hvilket er meget hurtigt fra et geologisk perspektiv. 

Vi foreslår, at processen blev udløst af nye pattedyrlignende metaboliske stier og oprindelsen af ​​pels.

Forskeres intuition

Vores studie begyndte med forskerne Romain David og Ricardo Miguel Nóbrega Araújos teori om det indre øre. (Begge er medforfattere af denne artikel og det nylige studie, red.)

Det indre øre er mere end et høreorgan: Her bor også balanceorganet, og de tre buegange i det indre øre, som er et system, der styrer balance hos de fleste pattedyr og til at opfatte rumlig orientering. 

De tre buegange i det indre øre består af tre væskefyldte knogleringe, der er ligger vinkelret i forhold til hinanden. 

Ligesom i øresneglen er det væskebevægelser, der påvirker en række sansetråde. 

Sansetrådene giver information om bevægelser af hovedet og om hovedets orientering i rummet. Beskeden sendes med balancenerven op til hjernen.

Ændrede sig i takt med udviklingen af ​​en højere kropstemperatur

Viskositeten af væsken (kaldet endolymfen) er afgørende for balanceorganets evne til effektivt at detektere hovedrotation og hjælpe balancen.

På samme måde, som en klat smør bevæger sig fra fast til flydende på en varm pande, eller honning bliver tykkere, når det er koldt, ændres endolymfens viskositet i takt med kropstemperaturen.

Det betyder, at endolymfens viskositet normalt vil ændre sig ved udviklingen af ​​en højere kropstemperatur. 

Pattedyr varmblodede indre øre buegange endotermi varme evolution udvikling

Hjernen (lyserød) og det indre øre (grøn) hos et nulevende pattedyr, rekonstrueret i 3D. (Illustration: Julien Benoit/The Conversation)

Men kroppen er nødt til at tilpasse sig, fordi ændret viskositet vil forhindre buegangene i at fungere optimalt. 

Hos pattedyr tilpasser buegangene sig en højere kropstemperatur ved at ændre deres geometri. Forskerne indså, at denne ændring i buegangenes form ville være let at spore gennem geologisk tid ved hjælp af fossiler. 

De ræsonnerede, at man ved at udpege de arter, hvor ændringen af ​​geometri fandt sted, ville finde en nøjagtig guide til, hvornår endotermi-processen udviklede sig.

De havde brug for fossiler for at teste deres hypotese – og det var hér, Sydafrikas overflod af fossiler fra Karoo-regionen kom ind.

Rekonstruktion og undersøgelse

Den tørre Karoo-region er en skattekiste af fossiler, mange af dem af pattedyrenes tidlige forfædre. 

Disse fossiler, som er et ubrudt arkiv over livets udvikling i løbet af en periode på næsten 100 millioner år, dokumenterer transformationen fra krybdyrlignende dyr (Therapsider) til pattedyr i udsøgte detaljer.

Ved hjælp af banebrydende CT-skanningsteknikker og 3D-modellering var vi i stand til at rekonstruere det indre øre hos mange pattedyrs forfædre fra den sydafrikanske Karoo-region og andre steder i verden. 

Derfra kunne vi nøjagtigt udpege, hvilke arter der havde en indre øreanatomi i overensstemmelse med en varmere kropstemperatur, og hvilke der ikke havde.

En ting, vi skulle tage i højde for, var Karoo-regionens geografiske position på det tidspunkt, hvor disse dyr levede. Regionen lå dengang tættere på Sydpolen end i dag som følge af kontinentaldrift. 

Det betyder, at den varmere kropstemperatur, som det indre øres geometri indikerer, ikke kan skyldes et generelt varmere klima. 

Da det sydafrikanske klima i gennemsnit var koldere, kan ændringen i det indre øres væskeviskositet kun være forårsaget af en generelt varmere kropstemperatur hos pattedyrenes forfædre.

En spændende tid

Det er en spændende tid for vores felt. 

Indtil nu har forskerne kun haft adgang til egenskaber ved skeletter, der ikke entydigt korrelerer med at være varmblodede, når de skulle rekonstruere udviklingen af ​​endotermi-processen.

Hvert forsøg var et skud i tågen for at få præcise resultater. Det ændrer det indre øre, som denne forskning viser. 

Vi mener, at det kan være nøglen til større viden om pattedyrenes forfædre i fremtiden.

Denne artikel er oprindeligt publiceret hos The Conversation og er oversat af Stephanie Lammers-Clark.

The Conversation

Alle må bruge og viderebringe Forskerzonens artikler

På Forskerzonen skriver forskere selv om deres forskning. Vi mener, det er vigtigt, at alle får mulighed for at læse om forskning fra forskerens egen hånd.

Alle må derfor bruge, kopiere og viderebringe Forskerzonens artikler udfra følgende enkle krav:

  • Det skal krediteres: 'Artiklen er oprindelig bragt på Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler'. Hvis artiklen bringes på web, skal der linkes til artiklen på Forskerzonen.
  • Artiklen må ikke redigeres og skal bringes i fuld længde (medmindre andet aftales med forskeren).
  • Du skal give forskeren besked om, at du genpublicerer.
  • Artikler, som er oversat fra The Conversation, skal have indsat en HTML-kode til indsamling af statistik i bunden. HTML-koden finder du i den originale artikel på The Conversations hjemmeside ved at klikke på knappen "Republish this article" ude til højre, derefter klikke på 'Advanced' og kopiere koden. Du finder linket til artiklen på The Conversation i bunden af Forskerzonens oversatte artikel. 

Det er ikke et krav, men vi sætter pris på, at du giver os besked, hvis du publicerer vores indhold (undtaget indhold fra The Conversation). Skriv til redaktør Anders Høeg Lammers på ahl@videnskab.dk.

Læs mere om Forskerzonen i Forskerzonens redaktionelle retningslinjer.

Nyhed: Lyt til artikler

Du kan nu lytte til udvalgte artikler herunder. Du kan også lytte til de oplæste artikler i din podcast-app, hvor du finder dem under navnet 'Videnskab.dk - Lyt til artikler'.

Ugens videnskabsbillede

Se flere forskningsfotos på vores Instagram-profil, og læs om de nedenstående prisvindende billeder af stjernetåger og stjernefabrikker her.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's videojournalister med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.

Hej! Vi vil gerne fortælle dig lidt om os selv

Nu hvor du er nået helt herned på vores hjemmeside, er det vist på tide, at vi introducerer os.

Vi hedder Videnskab.dk, kom til verden i 2008 og er siden vokset til at blive Danmarks største videnskabsmedie med omkring en million brugere om måneden.

Vores uafhængige redaktion leverer dagligt gratis forskningsnyheder og andet prisvindende indhold, der med solidt afsæt i videnskabens verden forsøger at give dig aha-oplevelser og væbne dig mod misinformation.

Vores journalister fortæller historier om både kultur, astronomi, sundhed, klima, filosofi og al anden god videnskab indimellem - i form af artikler, podcasts, YouTube-videoer og indhold på sociale medier.

Vi stiller meget høje krav til, hvordan vi finder og laver vores historier. Vi har lavet et manifest med gode råd til at finde troværdig information, og vi modtog i 2021 en fornem pris for vores guide til god, kritisk videnskabsjournalistik.

Vores redaktion gør en dyd ud af at få uafhængige forskere til at bedømme betydningen af nye studier, og alle interviewede forskere citat- og faktatjekker vores artikler før publicering.

Hvis du går rundt og undrer dig over stort eller småt, vil vi elske at høre fra dig og forsøge at give dig svar med forskernes hjælp. Send bare dit spørgsmål til vores brevkasse Spørg Videnskaben.

Vi håber, at du vil følge med i forskningens forunderlige opdagelser her på Videnskab.dk.

Få et af vores gratis nyhedsbreve sendt til din indbakke. Du kan også følge os på sociale medier: Facebook, Twitter, Instagram, YouTube eller LinkedIn.

Med venlig hilsen

Videnskab.dk