Каналы вестибулярного аппарата позволили установить, когда наши предки стали теплокровными

Палеонтолог Ромен Давид (Romain David) из Музея естественной истории в Лондоне выдвинул гипотезу, согласно которой относительный размер полукружных каналов во внутреннем ухе позвоночных зависит от их теплокровности. В итоге он пришел к выводу, что теплокровность возникла у предков млекопитающих около 233 миллионов лет назад в позднем триасе, на 20 миллионов лет позже, чем обычно считают.

Полукружные каналы представляют собой часть внутреннего уха и служат ключевой частью вестибулярного аппарата. Они расположены в так называемой каменистой части височной кости. У человека и многих других животных в каждом из ушей три полукружных канала, лежащие во взаимно перпендикулярных плоскостях. Внутри каналы заполнены вязкой жидкостью — эндолимфой. Волоски вестибулярного нерва реагируют на движение этой жидкости, сообщая нервной системе информацию о повороте головы по оси, соответствующей плоскости данного канала. Таким образом, человек воспринимает изменение своего положения в пространстве и скорость движения.

Ромен Давид заметил, что у млекопитающих размер полукружных каналов относительно размера тела меньше, чем у других животных. Например, самые большие полукружные каналы на Земле находятся во внутреннем ухе китовой акулы. Хотя существует целый ряд видов китов, которые крупнее китовой акулы, у них полукружные каналы меньше. Давид предположил, что это связано с температурой тела. Дело в том, что вязкость эндолимфы меняется с изменением температуры. Подобно маслу на сковороде, эндолимфа становится более жидкой при нагревании и густеет при охлаждении. Дэвид подозревал, что вязкость эндолимфы и размер полукружных каналов связаны между собой и что это может говорить о теплокровности.

Чтобы проверить эту гипотезу, Дэвид и его коллеги исследовали полукружные каналы у 277 современных видов животных, включая альпак, индеек и ящериц. Результаты подтвердили предположение: теплокровные животные имели менее вязкую эндолимфу, а их полукружные каналы были меньше и более тонкими. Хладнокровные животные имели более густую эндолимфу и более крупные и толстые каналы.

Затем исследователи применили эти знания к ископаемым образцам, чтобы выяснить, когда возникла теплокровность. Они изучили 64 вымерших вида, включая млекопитающих, предков млекопитающих, живших более 230 миллионов лет назад, известных как «маммалиаформы», и гораздо более древних предков, называемых «немлекопитающие синапсиды». Ученые смогли проследить, когда появились животные с меньшими и более тонкими ушными каналами: в позднем триасе, около 233 миллионов лет назад — как раз примерно в то время, когда маммалиаформы возникли из немлекопитающих синапсид. Это изменение произошло относительно внезапно, менее чем за миллион лет. Некоторые исследователи ранее предполагали, что немлекопитающие синапсиды, в том числе знаменитый диметродон (Dimetrodon), также были теплокровными. Новое открытие стало контраргументом против такого предположения.

Исследование опубликовано в журнале Nature.