Pattedyrs forløber, der reproducerede sig som et krybdyr, kaster lys over hjernens udvikling

Sammenlignet med resten af ​​dyreriget, pattedyr har den største hjerne og producerer nogle af de mindste kuld af afkom. Et nyligt beskrevet fossil af en uddød pattedyrsslægtning - og hendes 38 babyer - er blandt de bedste beviser på, at en nøgleudvikling i pattedyrenes udvikling var at bytte yngelkraft med hjernekraft.

Fundet er blandt de sjældneste af de sjældne, fordi det indeholder de eneste kendte fossiler af babyer fra nogen pattedyrs forløber, sagde forskere fra University of Texas i Austin, som opdagede og studerede den forstenede familie. Men tilstedeværelsen af ​​så mange babyer - mere end det dobbelte af den gennemsnitlige kuldstørrelse af ethvert levende pattedyr - afslørede, at det reproducerede sig på en måde, der ligner krybdyr. Forskere mener, at babyerne sandsynligvis udviklede sig inde i æg eller var lige udklækket, da de døde.

Studiet, offentliggjort i tidsskriftet Natur den 29. aug. beskriver prøver, som forskere siger kan hjælpe med at afsløre, hvordan pattedyr udviklede en anden tilgang til reproduktion end deres forfædre, som gav et stort antal afkom.

"Disse babyer er fra et virkelig vigtigt punkt i det evolutionære træ, sagde Eva Hoffman, der ledede forskningen i fossilet som kandidatstuderende ved UT Jackson School of Geosciences. "De havde en masse funktioner, der ligner moderne pattedyr, funktioner, der er relevante for at forstå pattedyrs evolution."

Hoffman var medforfatter af undersøgelsen sammen med sin kandidatrådgiver, Jackson School Professor Timothy Rowe.

Pattedyrets slægtning tilhørte en uddød art af planteædere på størrelse med beagle, kaldet Kayentatherium wellesi, der levede sammen med dinosaurer for omkring 185 millioner år siden. Ligesom pattedyr, Kayentatherium havde sandsynligvis hår.

Da Rowe indsamlede fossilet for mere end 18 år siden fra en klippeformation i Arizona, han troede, at han tog et enkelt eksemplar med sig tilbage. Han havde ingen anelse om de snesevis af babyer, den indeholdt.

Sebastian Egberts, en tidligere kandidatstuderende og fossilforbereder på Jackson School, opdagede det første tegn på babyerne år senere, da en tandemalje på størrelse med en kornstørrelse fangede hans øje i 2009, da han pakkede fossilet ud.

"Det lignede ikke en spids fisketand eller en lille tand fra et primitivt krybdyr, sagde Egberts, som nu er instruktør i anatomi ved Philadelphia College of Osteopathic Medicine. "Det lignede mere en molariform tand (molar-lignende tand) - og det fik mig meget ophidset."

En CT-scanning af fossilet afslørede en håndfuld knogler inde i klippen. Imidlertid, det tog fremskridt inden for CT-billeddannelsesteknologi i løbet af de næste 18 år, ekspertisen hos teknikere ved UT Austins højopløselige røntgencomputertomografifacilitet, og omfattende digital behandling af Hoffman for at afsløre resten af ​​babyerne – ikke kun kæber og tænder, men komplette kranier og delvise skeletter.

De 3-D-visualiseringer, Hoffman producerede, gjorde det muligt for hende at udføre en dybdegående analyse af fossilet, der bekræftede, at de små knogler tilhørte babyer og var den samme art som den voksne. Hendes analyse afslørede også, at kranierne på babyerne var som nedskalerede kopier af den voksne, med kranier en tiendedel af størrelsen, men ellers proportionale. Dette fund er i modsætning til pattedyr, som har babyer, der er født med forkortede ansigter og løgformede hoveder for at tage højde for store hjerner.

Hjernen er et energikrævende organ, og graviditet – for ikke at tale om børneopdragelse – er en energikrævende proces. Opdagelsen af, at Kayentatherium havde en lille hjerne og mange babyer, selvom de ellers har meget til fælles med pattedyr, antyder, at et kritisk skridt i udviklingen af ​​pattedyr var at bytte store kuld med store hjerner, og at dette trin skete senere i pattedyrs evolution.

"Bare et par millioner år senere, hos pattedyr, de havde utvivlsomt store hjerner, og de havde utvivlsomt en lille kuldstørrelse, " sagde Rowe.

Pattedyrs tilgang til reproduktion er direkte relateret til menneskelig udvikling - inklusive udviklingen af ​​vores egen hjerne. Ved at se tilbage på vores tidlige pattedyrs forfædre, mennesker kan lære mere om den evolutionære proces, der hjalp med at forme, hvem vi er som art, sagde Rowe.

"Der er yderligere dybe historier om udviklingen af ​​udvikling, og udviklingen af ​​pattedyrs intelligens og adfærd og fysiologi, der kan presses ud af et bemærkelsesværdigt fossil som dette, nu hvor vi har teknologien til at studere det, " han sagde.