Fossilt bevis på dvale-lignende tilstand i 250 millioner år gammelt antarktisk dyr

Dvale er et velkendt træk på Jorden i dag. Mange dyr - især dem, der lever tæt på eller inden for polarområder - går i dvale for at komme igennem de hårde vintermåneder, hvor der er mangel på mad, temperaturerne falder og dagene er mørke.

Ifølge ny forskning, denne type tilpasning har en lang historie. I et papir offentliggjort 27. august i tidsskriftet Kommunikationsbiologi , forskere ved University of Washington og dets Burke Museum of Natural History and Culture rapporterer bevis på en dvale-lignende tilstand hos et dyr, der levede i Antarktis under det tidlige trias, omkring 250 millioner år siden.

Væsenet, et medlem af slægten Lystrosaurus, var en fjern slægtning til pattedyr. Antarktis lå under Lystrosaurus' tid stort set inden for den antarktiske cirkel, som i dag, og oplevede længere perioder uden sollys hver vinter.

Fossilerne er det ældste bevis på en dvale-lignende tilstand hos et hvirveldyr, og indikerer, at torpor - en generel betegnelse for dvaletilstand og lignende tilstande, hvor dyr midlertidigt sænker deres stofskifte for at komme igennem en hård sæson - opstod hos hvirveldyr, selv før pattedyr og dinosaurer udviklede sig.

"Dyr, der lever ved eller i nærheden af ​​polerne, har altid skullet klare de mere ekstreme miljøer, der er til stede der, " sagde hovedforfatter Megan Whitney, en postdoc-forsker ved Harvard University, der udførte denne undersøgelse som UW-doktorand i biologi. "Disse foreløbige resultater indikerer, at det ikke er en relativt ny type tilpasning at gå ind i en dvale-lignende tilstand. Det er en gammel."

Lystrosaurus levede i en dynamisk periode af vores planets historie, opstod lige før Jordens største masseudryddelse i slutningen af ​​Perm-perioden - som udslettede omkring 70% af hvirveldyrarter på land - og på en eller anden måde overlevede det. Den stærke, firbenede foderhøstere levede yderligere 5 millioner år ind i den efterfølgende triasperiode og spredte sig over dele af Jordens dengang enkelte kontinent, Pangæa, som omfattede det, der nu er Antarktis.

"Det faktum, at Lystrosaurus overlevede den endelige Permiske masseudryddelse og havde så stor en rækkevidde i det tidlige trias, har gjort dem til en meget velundersøgt gruppe af dyr til at forstå overlevelse og tilpasning, " sagde medforfatter Christian Sidor, en UW professor i biologi og kurator for hvirveldyrs palæontologi ved Burke Museum.

Palæontologer finder i dag Lystrosaurus fossiler i Indien, Kina, Rusland, dele af Afrika og Antarktis. Disse squat, stump, skabninger - de fleste var nogenlunde på størrelse med grise, men nogle blev 6 til 8 fod lange - havde ingen tænder, men bar et par stødtænder i overkæben, som de sandsynligvis brugte til at fouragere blandt jordvegetation og grave efter rødder og knolde, ifølge Whitney.

Disse stødtænder gjorde Whitney og Sidors undersøgelse muligt. Som elefanter, Lystrosaurus stødtænder voksede kontinuerligt gennem hele deres liv. Tværsnittene af forstenede stødtænder kan rumme livshistorieoplysninger om stofskifte, vækst og stress eller belastning. Whitney og Sidor sammenlignede tværsnit af stødtænder fra seks antarktiske Lystrosaurus med tværsnit af fire Lystrosaurus fra Sydafrika.

Tilbage i trias, indsamlingsstederne i Antarktis var på omkring 72 grader sydlig bredde - godt inden for den antarktiske cirkel, ved 66,3 grader syd. Indsamlingsstederne i Sydafrika var mere end 550 miles nord under trias på 58-61 grader sydlig bredde, langt uden for den antarktiske cirkel.

stødtænderne fra de to regioner viste lignende vækstmønstre, med lag af dentin aflejret i koncentriske cirkler som træringe. Men de antarktiske fossiler rummede en yderligere egenskab, der var sjælden eller fraværende i stødtænder længere mod nord:tæt placeret, tykke ringe, som sandsynligvis indikerer perioder med mindre aflejring på grund af langvarig stress, ifølge forskerne.

"Den nærmeste analog, vi kan finde til de 'stressmærker', som vi observerede i Antarktiske Lystrosaurus stødtænder, er stressmærker i tænder forbundet med dvale hos visse moderne dyr, " sagde Whitney.

Forskerne kan ikke endeligt konkludere, at Lystrosaurus gennemgik ægte dvale - hvilket er en specifik, ugers lang nedsættelse af stofskiftet, kropstemperatur og aktivitet. Stressen kunne være forårsaget af en anden dvale-lignende form for torpor, såsom en mere kortsigtet reduktion i stofskiftet, ifølge Sidor.

Lystrosaurus i Antarktis havde sandsynligvis brug for en form for dvale-lignende tilpasning for at klare livet nær Sydpolen, sagde Whitney. Selvom Jorden var meget varmere under Trias end i dag - og dele af Antarktis kan have været skovklædt - ville planter og dyr under Antarktiscirklen stadig opleve ekstreme årlige variationer i mængden af ​​dagslys, med solen fraværende i lange perioder om vinteren.

Mange andre gamle hvirveldyr på høje breddegrader kan også have brugt torpor, inklusive dvale, at klare vinterens belastninger, sagde Whitney. Men mange berømte uddøde dyr, inklusive dinosaurerne, der udviklede sig og spredte sig efter Lystrosaurus døde ud, ikke har tænder, der vokser kontinuerligt.

"For at se de specifikke tegn på stress og belastninger forårsaget af dvale, du skal se på noget, der kan forstenes og voksede konstant i løbet af dyrets liv, sagde Sidor. Det har mange dyr ikke, men det gjorde Lystrosaurus heldigvis."

Hvis analyse af yderligere antarktiske og sydafrikanske Lystrosaurus fossiler bekræfter denne opdagelse, det kan også afgøre en anden debat om disse gamle, hjertelige dyr.

"Koldblodede dyr lukker ofte helt ned for deres stofskifte i en hård sæson, men mange endoterme eller 'varmblodede' dyr, der går i dvale, reaktiverer ofte deres stofskifte i dvaleperioden, " sagde Whitney. "Det, vi observerede i de antarktiske Lystrosaurus stødtænder, passer til et mønster af små metaboliske 'reaktiveringshændelser' i en periode med stress, som mest ligner det, vi ser i varmblodede dvale i dag."

Hvis så, denne fjerne fætter af pattedyr er ikke bare et eksempel på et hjerteligt væsen. Det er også en påmindelse om, at mange træk ved livet i dag kan have eksisteret i hundreder af millioner af år, før mennesker udviklede sig til at observere dem.