Gamle små tænder afslører, at de første pattedyr levede mere som krybdyr

Banebrydende analyse af 200 millioner år gamle tænder, der tilhører de tidligste pattedyr, tyder på, at de fungerede som deres koldblodede modstykker - krybdyr, fører mindre aktive, men meget længere liv.

Forskningen, ledet af University of Bristol, Storbritannien og Helsinki Universitet, Finland, udgivet i dag i Naturkommunikation , er første gang palæontologer har været i stand til at studere fysiologi af tidlige fossile pattedyr direkte, og vender på hovedet, hvad man tidligere troede om vores tidligste forfædre.

Fossiler af tænder, på størrelse med et knappenålshoved, fra to af de tidligste pattedyr, Morganucodon og Kuehneotherium, blev scannet for første gang ved hjælp af kraftige røntgenstråler, kaste nyt lys over disse små pattedyrs levetid og udvikling, som strejfede rundt på jorden sammen med tidlige dinosaurer og blev antaget at være varmblodede af mange videnskabsmænd. Dette gjorde det muligt for holdet at studere vækstringe i deres tandskåle, deponeres hvert år som træringe, som kunne tælles for at fortælle os, hvor længe disse dyr levede. Resultaterne indikerede en maksimal levetid på op til 14 år - meget ældre end deres pelsede efterfølgere af samme størrelse som mus og spidsmus, som har tendens til kun at overleve et år eller to i naturen.

"Vi gjorde nogle fantastiske og meget overraskende opdagelser. Det blev anset for at være de vigtigste egenskaber ved pattedyr, inklusive deres varmblodighed, udviklede sig på samme tid, " sagde hovedforfatter Dr. Elis Newham, forskningsassistent ved University of Bristol, og tidligere ph.d. studerende ved University of Southampton i det tidsrum, hvor denne undersøgelse blev udført.

"Derimod vores resultater viser tydeligt, at selvom de havde større hjerner og mere avanceret adfærd, de levede ikke hurtigt og døde unge, men førte et langsommere tempo, længere levetid svarende til små krybdyrs, som firben."

At bruge avanceret billedteknologi på denne måde var udtænkt af Dr. Newhams supervisor Dr. Pam Gill, Senior Research Associate ved University of Bristol og Scientific Associate ved Natural History Museum London, som var fast besluttet på at komme til roden af ​​sit potentiale.

"En kollega, en af ​​medforfatterne, fik fjernet en tand og fortalte mig, at de ville have den røntgenfotograferet, fordi den kan fortælle alle mulige ting om din livshistorie. Det fik mig til at spekulere på, om vi kunne gøre det samme for at lære mere om gamle pattedyr, " sagde Dr. Gill.

Ved at scanne den forstenede cement, materialet, der låser tandrødderne fast i deres hul i tandkødet og fortsætter med at vokse hele livet, Dr. Gill håbede, at konserveringen ville være klar nok til at bestemme pattedyrets levetid.

For at teste teorien, en gammel tandprøve tilhørende Morganucodon blev sendt til Dr. Ian Corfe, fra Helsinki Universitet og Finlands Geologiske Undersøgelse, som scannede det ved hjælp af højeffekt Synchrotron røntgenstråling.

"Til vores glæde, selvom cementen kun er en brøkdel af en millimeter tyk, billedet fra scanningen var så tydeligt, at ringene bogstaveligt talt kunne tælles, " sagde Dr. Corfe.

Det markerede starten på et seksårigt internationalt studie, som fokuserede på disse første pattedyr, Morganucodon og Kuehneotherium, kendt fra jura klipper i det sydlige Wales, Storbritannien, går næsten 200 millioner år tilbage.

"De små pattedyr faldt ned i huler og huller i klippen, hvor deres skeletter, inklusive deres tænder, fossiliseret. Takket være den utrolige bevaring af disse små fragmenter, vi var i stand til at undersøge hundredvis af individer af en art, giver større tillid til resultaterne, end man kunne forvente fra så gamle fossiler, " tilføjede Dr. Corfe.

På rejsen tog forskerne omkring 200 tandprøver, leveret af Natural History Museum London og University Museum of Zoology Cambridge, skal scannes ved European Synchrotron Radiation Facility og den schweiziske lyskilde, blandt verdens lyseste røntgenlyskilder, i Frankrig og Schweiz, henholdsvis.

På jagt efter et spændende projekt, Dr. Newham tog dette op for MSc i palæobiologi ved University of Bristol, og derefter en ph.d. ved University of Southampton.

"Jeg ledte efter noget stort at sætte tænderne i, og det passede mere end regningen. Alene scanningen tog over en uge, og vi kørte 24-timers vagter for at få det hele gjort. Det var en ekstraordinær oplevelse, og da billederne begyndte at komme igennem, vi vidste, at vi var inde på noget, " sagde Dr. Newham.

Dr. Newham var den første til at analysere cementlagene og opfatte deres enorme betydning.

"Vi rekonstruerede tandrødderne digitalt i 3D, og ​​disse viste, at Morganucodon levede i op til 14 år, og Kuehneotherium i op til ni år. Jeg var forbløffet, da disse levetider var meget længere end de et til tre år, vi havde forventet for små pattedyr af samme størrelse, " sagde Dr. Newham.

"De var ellers ret pattedyragtige i deres skeletter, kranier og tænder. De havde specialiserede tyggetænder, relativt store hjerner og sandsynligvis havde hår, men deres lange levetid viser, at de levede livet mere i et reptiltempo end et pattedyrstempo. Der er gode beviser for, at pattedyrs forfædre begyndte at blive mere og mere varmblodede fra den sene perm, for mere end 270 millioner år siden, men, selv 70 millioner år senere, vores forfædre fungerede stadig mere som moderne krybdyr end pattedyr"

Mens deres livstempo forblev krybdyr, beviser for en mellemliggende evne til vedvarende træning blev fundet i knoglevævet hos disse tidlige pattedyr. Som et levende væv, knogler indeholder fedt og blodkar. Diameteren af ​​disse blodkar kan afsløre den maksimalt mulige blodgennemstrømning til rådighed for et dyr, kritisk for aktiviteter som fouragering og jagt.

Dr. Newham sagde:"Vi fandt, at i lårknoglerne af Morganucodon, blodkarrene havde strømningshastigheder lidt højere end hos firben af ​​samme størrelse, men meget lavere end hos moderne pattedyr. Dette tyder på, at disse tidlige pattedyr var aktive i længere tid end små krybdyr, men kunne ikke leve den energiske livsstil som levende pattedyr."