Quello che credevamo sull’origine e lo sviluppo di mammiferi a sangue caldo, a quanto pare va rivisto da capo. Quando il paleontologo Romain David ha messo gli occhi per la prima volta su una serie di tubi di osso fossile delle dimensioni di un centesimo al Museo Nazionale di Storia Naturale di Parigi nel 2008, è rimasto colpito dalla forma insolita e dalle dimensioni variabili di queste strutture dell’orecchio interno, chiamate canali semicircolari.
I paleontologi li hanno usati a lungo per dedurre i modelli di movimento degli animali antichi, ma David e i suoi colleghi oggi li applicano a un altro mistero: sostengono che il sangue caldo sia sorto per la prima volta negli antenati dei mammiferi, probabilmente circa 233 milioni di anni fa nel tardo Triassico, 20 milioni di anni. più tardi di quanto si pensasse.
“È piuttosto eccitante”, ha detto Jasmina Weimann, una paleontologa molecolare del California Institute of Technology che non è stata coinvolta nello studio. “È la prima volta che viene proposta una relazione tra la forma del canale e la temperatura”, afferma, aggiungendo che il nuovo metodo offre anche un modo promettente per tracciare l’evoluzione degli animali estinti da tempo.
Il sangue caldo, o endotermia, è un marchio di fabbrica di mammiferi e uccelli viventi e, a quanto pare, di alcuni dinosauri. Consente una temperatura corporea più costante di fronte alle fluttuazioni della temperatura esterna. Ciò richiede più energia, ma consente agli animali di muoversi di notte e al freddo, cosa che gli animali a sangue freddo (ectotermici) non possono fare.
I paleontologi concordano sul fatto che i primi vertebrati fossero tutti a sangue freddo, ma hanno discusso su quando possa essere sorto il sangue caldo. Gli animali a sangue caldo di solito hanno ossa a crescita più rapida e pellicce o piume per l’isolamento termico, quindi i ricercatori hanno studiato queste caratteristiche per stimare quando è iniziato il viaggio dei mammiferi verso l’endotermia.
Ma quelle misure non sono proxy esatti e potrebbero essersi prima evolute per altri motivi. Entra in gioco David, ora paleontologo al Natural History Museum di Londra, con una nuova idea sui canali semicircolari: dopo aver conseguito il dottorato di ricerca. sulle strutture, ha notato che i mammiferi hanno canali semicircolari più piccoli per le loro dimensioni corporee rispetto ad altri vertebrati.
“Lo squalo balena è in realtà l’animale con i più grandi canali semicircolari sulla Terra, molto più grandi dei canali delle balene”, afferma David. “Ho pensato, forse questo ha a che fare con la temperatura corporea.”
Fu colpito anche dall’importanza del fluido all’interno dei canali, l’endolinfa, che cambia viscosità a seconda della temperatura. Come l’olio in una padella calda, diventa più sottile man mano che si riscalda e più denso quando si raffredda. David sospettava che la viscosità dell’endolinfa e la dimensione del canale semicircolare fossero correlate e che entrambe potessero riflettere l’endotermia.
Per verificare questa ipotesi, David e il suo team hanno esaminato i canali uditivi di 277 specie animali viventi tra cui alpaca, tacchini e lucertole. I loro risultati hanno confermato i sospetti di David: gli animali a sangue caldo avevano endolinfa meno viscosa e forme dei canali più piccole e sottili. Gli animali a sangue freddo avevano endolinfa più spessa e canali più grandi e più spessi.
Il team ha quindi applicato questa conoscenza ai campioni fossili per capire quando si è evoluta l’endotermia. Sebbene il condotto uditivo, poiché è fatto di tessuto molle, non si fossilizzi spesso, i tubi ossei che circondano questi canali lo fanno e possono essere utilizzati per dedurre la forma del canale.
I ricercatori hanno esaminato 64 specie estinte, inclusi mammiferi, e antenati simili a mammiferi di oltre 230 milioni di anni fa chiamati mammiferimorfi e antenati molto più antichi noti come sinapsidi non mammiferi.
Alla ricerca del sangue caldo dalla forma dei canali uditivi
Il team è stato in grado di tracciare quando compaiono animali con canali uditivi più piccoli e sottili: nel tardo Triassico, circa 233 milioni di anni fa, proprio nel periodo in cui i mammiferi si sono evoluti da sinapsidi non mammiferi, riferiscono i ricercatori oggi su Nature.
Questo cambiamento è avvenuto in modo relativamente improvviso, in meno di 1 milione di anni, afferma il coautore Ricardo Araújo, paleobiologo dei vertebrati presso l’Istituto di Plasma e Fisica Nucleare dell’Istituto Tecnico Superiore dell’Università di Lisbona. “Non stiamo solo dicendo quando iniziò l’endotermia, possiamo anche dire quando finì l’ectotermia negli antenati dei mammiferi”.
L’endotermia che inizia con i mammiferimorfi ha senso, dice David: L’inizio dei mammiferimorfi corrisponde anche all’evoluzione delle caratteristiche tradizionalmente dei mammiferi, come i baffi e la flessibilità della spina dorsale per la cura della pelliccia. “Ha senso che l’endotermia avvenga più o meno nello stesso momento in cui gli antenati dei mammiferi diventano sempre più simili ai mammiferi”.
Alcuni ricercatori avevano precedentemente ipotizzato che anche i sinapsidi non mammiferi, tra cui il famoso colosso dalla vela Dimetrodon, fossero a sangue caldo. La nuova scoperta mette il “chiodo nella bara” di quell’idea, dice Araújo.
Tuttavia, lo studio è un pezzo di un puzzle incompiuto più ampio, avverte Hans Straka, neurobiologo dell’Università Ludwig Maximilian di Monaco. L’endotermia non è semplicemente venuta fuori dal nulla, osserva, e è necessario fare più lavoro sul campo per dimostrare l’immediatezza del cambiamento.
Se si dovesse scoprire un nuovo fossile di mammifero di un diverso periodo di tempo, ad esempio, anche l’origine dell’endotermia cambierebbe. “Endotermia, non è tutto o niente”, dice. “Non c’è transizione in bianco e nero, è una cosa graduale.”
Ma Straka concorda sul fatto che le ossa del condotto uditivo diventeranno più prevalenti nei futuri studi di endotermia, ad esempio nel dibattito sul sangue caldo dei dinosauri che è durato decenni. “Ha rifornito di carburante la discussione”, dice Straka. “E questo è buono.”