כשהדינוזאורים הראשונים הופיעו לפני כ-230 מיליון שנה, צצו גם אבותיהם הקדמונים של היונקים המודרניים. הם פיתחו יכולת יוצאת דופן: לייצר את החום של עצמם. הצעד האבולוציוני הזה לקראת אנדותרמיה - היכולת לייצר חום ולשמור על טמפרטורת גוף כמעט קבועה גם כאשר טמפרטורות הסביבה משתנות - איפשר מאז לבעלי החיים האלה לשגשג במגוון רחב של אזורים ברחבי העולם. אבל השאלה מתי בדיוק האנדותרמיה התפתחה לראשונה בקרב אבות היונקים הקדומים - נותרה תעלומה בלתי פתורה בפני ביולוגים אבולוציוניים. עד עכשיו.
מחקר חדש, שפורסם בכתב העת Nature, שנערך על ידי צוות חוקרים בראשות הפליאונטולוג ד"ר ריקרדו אראוחו מאוניברסיטת ליסבון, מצא ראיות המצביעות על כך שאנדותרמיה נוצרה לפני כ-233 מיליון שנה, 19 מיליון שנים מאוחר יותר ממה שחשבו בעבר, בתקופת הטריאס המאוחרת, התקופה הגיאולוגית שבישרה את תחילת עידן הדינוזאורים.
עדות זו נמצאה לא בדם, אלא באוזניים פנימיות מאובנות של אבות יונקים קדומים. בעוד שהאוזן הפנימית עשויה להיראות כמקום לא סביר לחפש בו רמזים לגבי טמפרטורת הגוף, זה היה למעשה צעד הגיוני לאחר שהחוקרים הבינו שטמפרטורת הגוף משפיעה על הצמיגות או הסמיכות של הנוזל (הנקרא אנדולימפה), הזורם מסביב לתעלות הזעירות החצי-מעגליות של האוזן פנימית. "עד כה אותן תעלות חצי מעגליות שימשו בדרך כלל כדי לחזות תנועה של אורגניזמים מאובנים", הסביר ד"ר רומיין דיוויד, פליאונטולוג המתמחה בביו-מכניקה של תעלות אוזניים מהמוזיאון להיסטוריה של הטבע בלונדון. "עם זאת, על ידי הסתכלות קפדנית על הביומכניקה שלהן, הבנו שאנחנו יכולים להשתמש בהן גם כדי להסיק טמפרטורת גוף".
למעשה, האנדולימפה הופכת לדלילה יותר בטמפרטורה חמה ולסמיכה יותר בטמפרטורה קרה (בדומה לדבש שעובר תהליך של חימום או קירור), כך שבטמפרטורה חמה התעלות נעשות צרות, בעוד שבטמפרטורה קרה יש צורך בחללים רחבים יותר כדי שהזרימה תתאפשר והנוזל יוכל לעשות את עבודתו.
3 צפייה בגלריה
הבדלי גודל בין אוזניים פנימיות (באפור) של אבות קדמונים של יונקים בעלי דם חם (בצד שמאל) ובעלי דם קר (בצד ימין) עם גודל גוף דומה
(איור: Romain David and Ricardo Araújo)
שפע של גישות שונות שימשו בעבר על מנת למצוא מתי האנדותרמיה התפתחה אצל יונקים וציפורים בימי קדם. אבל במחקרים האלה, שניסו לקשר בין קצב חילוף החומרים, נעשה שימוש בחמצן ובעקבות שיער גוף לבין טמפרטורות גוף ממוצעות. אותם מחקרים הניבו תוצאות מעורפלות או סותרות. כעת, בטוחים החוקרים בשיטה החדשה שלהם לנתח את הגודל והצורה של מבנים גרמיים ורקמות רכות של האוזן הפנימית כדי להסיק אם בעלי חיים היו אנדותרמיים או אקסותרמיים, לאחר שאימתו זאת עם 341 חולייתנים, מתוכם 243 מינים חיים ו-64 מינים שנכחדו.
באמצעות טכניקת סריקת CT מתקדמת והדמיות תלת ממד, הצליחו החוקרים לשחזר את האוזן הפנימית של עשרות אבות יונקים ממדבר קארו שבדרום אפריקה וממקומות אחרים בעולם, ובכך הצליחו להצביע בדיוק לאיזה מינים יש אנטומיה של האוזן הפנימית, אשר תואמת לטמפרטורת גוף חמה יותר, ולאילו לא. ניתוחים ראשוניים אלה הראו כי תעלות האוזן הפנימיות של בעלי חיים עם טמפרטורת גוף גבוהה מתמשכת, כמו יונקים, שינו צורה כדי להמשיך לתפקד כראוי עם נוזלים בעלי זרימה חלקה ודלילה יותר. משמעות הדבר היא שמבנה האוזן הפנימית יכול לספק מענה לשאלה מתי התפתחה האנדותרמיה.
3 צפייה בגלריה
האוזן הפנימית של קוף סנאי (בכחול) והרקמות הרכות שבתוכה (באדום), במטרה להסיק על תפקוד האוזן הפנימית במאובנים ולהבין בכך אם הם היו בעלי דם קר או חם
(איור: Romain David)
ואכן, כאשר החוקרים ניתחו את המאובנים של 54 מינים שנכחדו, מהם התפתחו היונקים, הם הבחינו שלבעלי החיים העתיקים הללו יש תעלות קטנות וצרות יותר מאשר ליצורים בעלי דם קר בגודל דומה - בדומה לבעלי החיים בעלי דם חם שחיו לפני 233 מיליון שנה. בהתבסס על מתי אותן תעלות חצי מעגליות בגודל שונה הופיעו בתיעוד המאובנים, נראה שכאשר אבות היונקים אכן פיתחו דם חם, זה קרה הרבה יותר מהר ממה שמדענים חשבו. "המחקר מדגים באופן מפתיע שנראה כי רכישת האנדותרמיה התרחשה מהר מאוד במונחים גיאולוגיים, תוך פחות ממיליון שנים. זה לא היה תהליך הדרגתי ואיטי לאורך עשרות מיליוני שנים כפי שחשבו בעבר", אמר ד"ר אראוחו.
