Ископаемые свидетельства состояния “спячки” у антарктических животных возрастом 250 миллионов лет

Согласно новым исследованиям, этот вид адаптации имеет долгую историю. В статье, опубликованной в августе.

27 в журнале Communications Biology, ученые из Вашингтонского университета и его Музея естественной истории и культуры Берка сообщают о свидетельствах состояния, подобного гибернации, у животного, которое обитало в Антарктиде во время раннего триаса, около 250 миллионов лет назад.
Существо, принадлежащее к роду Lystrosaurus, было дальним родственником млекопитающих. Антарктида во времена Листрозавра находилась в основном в пределах Южного полярного круга, как и сегодня, и каждую зиму испытывала длительные периоды отсутствия солнечного света.
Окаменелости являются старейшим свидетельством состояния, подобного спячке, у позвоночных животных и указывают на то, что оцепенение – общий термин для гибернации и подобных состояний, при которых животные временно снижают свой метаболизм, чтобы пережить тяжелый сезон, – возник у позвоночных. еще до появления млекопитающих и динозавров.

«Животным, живущим на полюсах или рядом с ними, всегда приходилось сталкиваться с более экстремальными условиями окружающей среды», – сказала ведущий автор Меган Уитни, постдокторант Гарвардского университета, которая проводила это исследование в качестве докторанта UW по биологии. "Эти предварительные результаты показывают, что переход в состояние, подобное гибернации, не является относительно новым типом адаптации. Это древний."
Листрозавр жил в динамичный период истории нашей планеты, возникший незадолго до крупнейшего на Земле массового вымирания в конце пермского периода, которое уничтожило около 70% видов позвоночных на суше, и каким-то образом выжил.

Крепкие четвероногие фуражиры прожили еще 5 миллионов лет в последующий триасовый период и распространились по полосам тогда единственного континента Земли, Пангеи, которая включала территорию, которая сейчас является Антарктидой.

«Тот факт, что Lystrosaurus пережил массовое вымирание в конце перми и имел такой широкий ареал в раннем триасе, сделал их очень хорошо изученной группой животных для понимания выживания и адаптации», – сказал соавтор Кристиан Сидор, профессор UW. биологии и куратор палеонтологии позвоночных в Музее Берка.
Сегодня палеонтологи находят окаменелости Lystrosaurus в Индии, Китае, России, некоторых частях Африки и Антарктиде.

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 имели пару клыков в верхней челюсти, которые они, вероятно, использовали для кормления среди наземной растительности и копания. для корней и клубней по Уитни.
Эти бивни сделали возможным исследование Уитни и Сидора.

Как и у слонов, бивни Lystrosaurus непрерывно росли на протяжении всей своей жизни. Поперечные срезы окаменелых клыков могут содержать информацию из истории жизни о метаболизме, росте, стрессе или напряжении. Уитни и Сидор сравнили поперечные сечения бивней шести антарктических листрозавров с поперечными сечениями четырех листрозавров из Южной Африки.

Еще в триасовом периоде места сбора в Антарктиде находились примерно на 72 градусе южной широты – в пределах Северного полярного круга, на отметке 66 градусов.3 градуса 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 Северным полярным кругом.
Бивни из двух областей показали похожие модели роста, со слоями дентина, расположенными в виде концентрических кругов, как годичные кольца. Но антарктические окаменелости имели дополнительную особенность, которая была редкой или отсутствовала в клыках дальше на север: близко расположенные толстые кольца, которые, вероятно, указывают на периоды меньшего отложения из-за длительного стресса, по мнению исследователей.

«Ближайшим аналогом« отметок стресса », которые мы наблюдали на бивнях антарктического Lystrosaurus, являются следы напряжения на зубах, связанные с гибернацией у некоторых современных животных», – сказал Уитни.
Исследователи не могут однозначно сделать вывод, что Lystrosaurus пережил настоящую гибернацию, которая представляет собой специфическое недельное снижение метаболизма, температуры тела и активности. По словам Сидора, стресс мог быть вызван другой формой оцепенения, похожей на спячку, например, более краткосрочным снижением метаболизма.
По словам Уитни, Lystrosaurus в Антарктиде, вероятно, нуждался в какой-то форме адаптации, подобной гибернации, чтобы справиться с жизнью возле Южного полюса.

Хотя в триасе Земля была намного теплее, чем сегодня, а некоторые части Антарктиды, возможно, были засажены деревьями, растения и животные за Южным полярным кругом по-прежнему будут испытывать резкие годовые колебания количества дневного света, а зимой солнце отсутствовало бы долгое время.
По словам Уитни, многие другие древние позвоночные в высоких широтах, возможно, также использовали оцепенение, включая спячку, чтобы справиться с зимними нагрузками. Но у многих известных вымерших животных, включая динозавров, которые эволюционировали и распространились после того, как вымер Lystrosaurus, нет зубов, которые постоянно растут.
«Чтобы увидеть специфические признаки стресса и напряжения, вызванного спячкой, вам нужно посмотреть на то, что может окаменеть и постоянно росло в течение жизни животного», – сказал Сидор. "У многих животных этого нет, но, к счастью, у Листрозавра."

Если анализ дополнительных окаменелостей антарктического и южноафриканского Lystrosaurus подтвердит это открытие, он также может разрешить еще один спор об этих древних, жизнерадостных животных.
«Хладнокровные животные часто полностью отключают свой метаболизм в тяжелое время года, но многие эндотермические или« теплокровные »животные, которые впадают в спячку, часто повторно активируют свой метаболизм в период спячки», – сказал Уитни. «То, что мы наблюдали в бивнях антарктического Lystrosaurus, соответствует схеме небольших метаболических« событий реактивации »в период стресса, которые больше всего похожи на то, что мы наблюдаем у теплокровных гибернаторов сегодня."

Если так, то этот дальний родственник млекопитающих – не просто пример здорового существа. Это также напоминание о том, что многие особенности сегодняшней жизни могли существовать за сотни миллионов лет до того, как люди эволюционировали, чтобы их наблюдать.

Исследование финансировалось Национальным научным фондом.