Forradalmi módszerrel derítették ki, milyen gyors és rövid élet jutott a korai emlősöknek

A politikusokat tényekkel kell szembesíteni. A tudomány tényeket gyárt. Segíts minél többet publikálni belőlük!

A kréta végi kihalás után a korai méhlepényesek gyorsan nőttek fel, és életük fele olyan hosszú lehetett, mint mai, hasonló tömegű társaiké. Ez segíthet megmagyarázni, hogyan töltötték be a nem madár dinoszauruszok által hátrahagyott űrt, és miért tudtak gyorsan sikeressé válni – derül ki egy, a Nature-ben szerda délután közölt kutatásból.

A világ egyik vezető paleontológusa, az Edinburgh-i Egyetemen kutató Steve Brusatte és kollégái egy 62 millió éve élt emlős fosszíliáit vizsgálták egy olyan módszerrel, amely forradalmasíthatja az emlősök evolúciójáról meglévő ismereteinket. A több állatból megmaradt csontok és fogak kémiai összetétele, illetve mikroszkopikus szerkezete példátlan betekintést nyújt az emlős különleges élettörténetébe, és a méhlepényesekre hasonlító szaporodási stratégiájába.

Egy, a paleocénben élt pantodonta emlős, a Barylambda művészi rekonstrukciójaIllusztráció: Nobu Tamura

Az Egyesült Államokban 1882-ben felfedezett Pantolambda bathmodon az egyik első nagyobb termetű növényevő emlős volt a kréta végi (K-Pg) kataklizma után. Az állat egy pantodontának nevezett elevenszülő emlőscsoport (Theria) korai képviselője volt, amely a kihalás után 1 millió évvel jelent meg, és egészen az eocénig, 34 millió évvel ezelőttig élt a Földön. Az új eredmények azt sugallják, hogy a P. bathmodon vemhességi ideje a hasonló méretű emlősökéhez képest hosszú volt, és utódai a nem méhlepényes emlősökhöz képest nagyon fejletten jöttek világra.

Az emlősök még a dinoszauruszok által uralt jura időszakban alakultak ki, nagyjából 170 millió éve, korábbi emlősszerű állatokból. Az elevenszülő emlősökből létrejött méhlepényesek, amelyek közé az ember is tartozik, nagyjából 100 millió éve, a késő krétában jelentek meg. A ma közel 6 ezer fajt számláló méhlepényesek változatosságának nagy része a kréta végi kihalás után jött létre.

A kihalt állatok híres német illusztrátora, Heinrich Harder koncepciója egy pantolambdáról (1920 körül)Forrás: közkincs

A kihalás megnyitotta az utat a méhlepényesek testméretének jelentős megnövekedése előtt is, így félmillió évvel később már az 50 kilogrammos testtömegű fajok sem voltak ritkák. A méhlepényesek tipikusan egy, nagyobb tömegű utódot hoznak világra, jól fejlett fogazattal, bundával és nyitott szemekkel. Ha a P. bathmodon valóban a méhlepényesek közeli rokona volt, akkor Brusatte-ék szerint valószínű, hogy már a korai méhlepényes emlősöknek is fejlett utódjai születtek. Ez a gyors, kréta végi kihalás utáni méretnövekedésüket is segíthette.

60 millió évvel tolták korábbra egy vizsgálati módszer alkalmazhatóságát

A kutatók célja az volt, hogy rekonstruálják az emlős élettörténetét a fosszilizált csontok és fogak növekedési mintázatainak segítségével. Amint tanulmányukban elmagyarázzák, a csontok megőrzik az állat éves növekedési ciklusainak nyomait, így pontosan lehet követni a fejlődésének sebességét egész életén keresztül. A fogak dentinje és zománca pedig tárolja a napi ciklusok nyomait, ami precízen behatárolja és rögzítí az állat életének eseményeit, így a születését és a szoptatási időszak teljes hosszát is. A fogcement eközben a csontokhoz hasonlóan az éves növekedési ciklusok jeleit tárolja.

A szövettani vizsgálatok mellett a kutatók a fogakban nyomelemeket kerestek, és ehhez csúcstechnológiás tömegspektrométereket vetettek be. A cink mennyiségének változása rögzíti az emlős születését, a báriumé pedig étrendjének változásait. A kettő együtt elárulja a kutatóknak, mennyi idő után született meg a P. bathmodon kicsinye, és milyen hosszú volt a szoptatási időszaka. Ilyen módszert eddig 2,6 millió éves vagy annál fiatalabb főemlős-fosszíliákon alkalmaztak, a kutatók most ezt tolták ki 60 millió évvel. Úgy vélik, a nyomelemek vizsgálata sokkal ősibb emlősöknél is alkalmazható lehet, mint azt eddig bárki gondolta, ami új eszközt ad az állatok élettörténetének rekonstruálására.

A P. bathmodon koponyájaFotó: GREGORY F FUNSTON/GREGORY F FUNSTON

A bárium mennyiségének az állat születése utánra tett növekedése egybevág a modern és fosszilizálódott főemlősökben látottakkal, ami az anyatej megjelenését jelzi az újszülött állat szervezetében. Későbbi csökkenése valószínűleg a szoptatási periódus végét mutatja a kutatók szerint, ami azt minimum 31-56 napban határozza meg, és ezt a fogak pásztázó elektronmikroszkópos vizsgálata is megerősítette.

Kiderült az is, hogy a születésig befejeződött az összes tejfog formálódása, a maradó zápfogak pedig már 4 hónappal azután kialakultak, hogy az állat a világra jött, így a felnőtt állatokra jellemző fogazat már a P. bathmodon első életévében rögzülhetett. A csontnövekedés sebessége életük első évének végén jelentősen lelassult – ez a kutatók szerint arra utal, hogy ekkor már megközelítették maximális testméretüket és szaporodóképessé váltak.

Fejlett utódok és gyors életritmus

A tejfogak fejlődése alapján vemhességi periódusuk hozzávetőleg 207 nap, vagy 29,5 hét volt. Ez sokkal hosszabb, mint a kloákás vagy erszényes emlősöké, de nagyjából megegyezik a hasonló testméretű méhlepényesekével. A hosszú vemhességi periódus a kutatók szerint arra is utal, hogy a  P. bathmodon valószínűleg egyetlen utódnak adott életet.

A szoptatási időszak valószínűleg 2 hónappal a születés után befejeződhetett (az összes bizonyíték alapján 31-75 nappal később), amikor az állat tömege 9 kilogrammos volt. Ez rövidebb, mint amire a kutatók előzetesen számítottak, ellenben a vemhességi időszak kissé hosszabb egy hasonló méretű méhlepényeshez képest. Ez Brusatte és kollégái szerint azt a méhlepényeseket meghatározó tulajdonságot tükrözi, hogy jelentős energiát fektettek az utódjukba, miközben azt is jelzi, hogy a korai méhlepényesek élettörténete eltért modern leszármazottjaikétól.

A Pantolambda bathmodon rekonstrukciójaIllusztráció: S Shelley

A P. bathmodon legtöbb fosszíliája 2-5 éves korban elpusztult állathoz tartozott, ami a fiatal állatok közti nagy mortalitás jele lehet. A legidősebb egyed, amit a szakemberek vizsgáltak, 11 éves volt. Ez közel fele az ekkora tömegű méhlepényesnél várt 20 éves élettartamnak. Azzal együtt, hogy a P. bathmodonok gyorsan szaporodóképessé váltak, ez gyors életritmusra utal náluk, amely a felnőtt egyedek 42 kilogrammos testtömegéhez képest szokatlan. A 62 millió éve élt P. bathmodon nőstényei valószínűleg egyetlen, szőrrel borított, fejlett fogazatú, nyitott szemekkel születő utódot hoztak világra – hasonlóan a mai őzekhez, zsiráfokhoz és birkákhoz –, amelyet rövid ideig, 2 hónapig tápláltak.

Brusatte-ék szerint ezzel a P. bathmodoné a legkorábbi ismert méhlepényes életmód. Ez megengedhette nekik, hogy hasonló testtömegű állatokkal összehasonlításban gyorsan elszaporodjanak, ami előnyösnek bizonyulhatott a nagy kihalást 4 millió évvel követő, még helyreálló környezetben. A hosszabb vemhességi periódus ezen belül fontos lehetett sikerükhöz, és potenciálisan a testméret növekedését is támogatta. Így, a testméretet korlátozó tényezők feloldódásával a méhlepényesek be tudták tölteni a nem madár dinoszauruszok által szabadon hagyott ökológiai fülkéket (niche), és minden korábbi emlősnél nagyobbra nőhettek.

A kutatók az általuk időben visszafelé jelentősen kiterjesztett vizsgálati módszertől azt remélik, hogy a jövőben segíthet jobban felderíteni az emlősök szaporodásának evolúcióját, és szerepét abban, hogy az emlősök túlélték a kréta végi kihalást, ami után a bolygó domináns szárazföldi állataivá váltak.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: