Спящий режим - привычная черта на Земле сегодня. Многие животные, особенно те, которые живут близко к полярным регионам или в их пределах, впадают в спячку, чтобы пережить суровые зимние месяцы, когда пищи не хватает, температура падает, а дни темны.
Согласно новым исследованиям, этот тип адаптации имеет долгую историю. В статье, опубликованной 27 августа в журнале Communications Biology, ученые из Вашингтонского университета и его Музея естественной истории и культуры Берка сообщают о состоянии, похожем на гибернацию, у животного, которое жило в Антарктиде в раннем триасе. миллионов лет назад.
Существо, представитель рода Lystrosaurus, было дальним родственником млекопитающих. Антарктида во времена листрозавра, как и сегодня, находилась в основном в пределах Южного полярного круга, и каждую зиму у нее были продолжительные периоды без солнечного света.
Окаменелости являются старейшим свидетельством состояния, похожего на спячку, у позвоночных животных и указывают на то, что оцепенение - общий термин для обозначения спячки и подобных состояний, в которых животные временно снижают скорость метаболизма, чтобы пережить тяжелое время года. возникли у позвоночных еще до того, как эволюционировали млекопитающие и динозавры.
«Животным, которые живут на полюсах или рядом с ними, всегда приходилось справляться с более экстремальными условиями, присутствующими там», - сказала ведущий автор Меган Уитни, научный сотрудник Гарвардского университета, которая проводила это исследование в качестве докторанта Университета Вашингтона. биология. «Эти предварительные результаты показывают, что вхождение в состояние, подобное спячке, не является относительно новым типом адаптации. Это древний."
Lystrosaurus жил в динамичный период истории нашей планеты, возникший незадолго до крупнейшего массового вымирания на Земле в конце пермского периода, которое уничтожило около 70% видов позвоночных на суше, и каким-то образом пережил его. Крепкие четвероногие собиратели прожили еще 5 миллионов лет в последующем триасовом периоде и распространились по участкам тогдашнего единого континента Земли, Пангеи, которая включала территорию современной Антарктиды.
«Тот факт, что листрозавры пережили массовое вымирание в конце пермского периода и имели такой широкий ареал в раннем триасе, сделал их очень хорошо изученной группой животных для понимания выживания и адаптации», - сказал соавтор Кристиан. Сидор, профессор биологии Университета Вашингтона и куратор палеонтологии позвоночных в Музее Берка.
Палеонтологи сегодня находят окаменелости Lystrosaurus в Индии, Китае, России, некоторых частях Африки и Антарктиды. Эти приземистые, коренастые существа - большинство из них были размером примерно со свинью, но некоторые вырастали от 6 до 8 футов в длину - не имели зубов, но несли пару клыков в верхней челюсти, которые они, вероятно, использовали для кормления среди наземной растительности и выкапывания корней. и клубни, по Уитни.
Эти бивни сделали возможным исследование Уитни и Сидора. Как и у слонов, бивни листрозавров непрерывно росли на протяжении всей их жизни. Поперечные срезы окаменелых бивней могут содержать информацию об истории жизни, включая метаболизм, рост, стресс или напряжение. Уитни и Сидор сравнили бивни шести антарктических листрозавров с сечениями четырех листрозавров из Южной Африки.
В триасовом периоде места сбора в Антарктиде находились примерно на 72 градусе южной широты, то есть в пределах Южного полярного круга, на 66,3 градусах южной широты. Места сбора в Южной Африке находились более чем в 550 милях к северу во время триасового периода на 58-61 градусе южной широты, далеко за полярным кругом..
Бивни из двух регионов демонстрировали одинаковые модели роста, со слоями дентина, отложенными в виде концентрических кругов, как годичные кольца деревьев. Но антарктические окаменелости содержали дополнительную особенность, которая была редкостью или отсутствовала в бивнях дальше на север: близко расположенные толстые кольца, которые, по мнению исследователей, вероятно, указывают на периоды меньшего отложения из-за длительного стресса.
«Ближайшим аналогом, который мы можем найти для «отметок стресса», которые мы наблюдали на бивнях антарктических листрозавров, являются следы стресса на зубах, связанные со зимней спячкой у некоторых современных животных», - сказал Уитни.
Исследователи не могут окончательно заключить, что листрозавр впал в настоящую гибернацию, то есть в течение нескольких недель снижал метаболизм, температуру тела и активность. По словам Сидора, стресс мог быть вызван другой формой оцепенения, похожей на гибернацию, например, более кратковременным снижением метаболизма.
Lystrosaurus в Антарктиде, вероятно, нуждался в какой-то форме адаптации, похожей на гибернацию, чтобы справиться с жизнью вблизи Южного полюса, сказал Уитни. Хотя в триасовом периоде Земля была намного теплее, чем сегодня, а некоторые части Антарктиды, возможно, были покрыты лесами, растения и животные за Южным полярным кругом по-прежнему испытывали экстремальные ежегодные колебания количества дневного света, а солнце подолгу отсутствовало зимой.
Многие другие древние позвоночные в высоких широтах, возможно, также использовали оцепенение, в том числе спячку, чтобы справиться с зимними трудностями, сказал Уитни. Но у многих известных вымерших животных, включая динозавров, которые эволюционировали и распространились после вымирания листрозавров, зубы не растут непрерывно.
«Чтобы увидеть конкретные признаки стресса и напряжения, вызванные спячкой, вам нужно посмотреть на что-то, что может окаменевать и непрерывно расти в течение жизни животного», - сказал Сидор. «У многих животных этого нет, но, к счастью, у Lystrosaurus он есть».
Если анализ дополнительных антарктических и южноафриканских окаменелостей Lystrosaurus подтвердит это открытие, это может также разрешить еще один спор об этих древних, сердечных животных.
«Хладнокровные животные часто полностью останавливают свой метаболизм в тяжелые сезоны, но многие эндотермические или «теплокровные» животные, которые впадают в спячку, часто реактивируют свой метаболизм в период гибернации», - сказал Уитни.«То, что мы наблюдали в бивнях антарктических Lystrosaurus, соответствует схеме небольших метаболических «событий реактивации» в период стресса, что больше всего похоже на то, что мы наблюдаем сегодня у теплокровных гибернаторов».
Если так, то этот дальний родственник млекопитающих - не просто пример добродушного существа. Это также напоминание о том, что многие черты современной жизни, возможно, существовали за сотни миллионов лет до того, как люди эволюционировали, чтобы наблюдать за ними.
Исследование финансировалось Национальным научным фондом.