恒温動物はいつ頃から存在するようになったのでしょうか?研究者たちは今回、内耳道を調べるという珍しい方法でこの疑問に取り組みました。これらは、冷血動物よりも同じ温度にある動物の方が狭くなります。その結果によると、最初の変温動物は約2億3300万年前、つまり哺乳類の出現の約3300万年前に出現したという。ほぼ同時に、毛皮も発達しました。毛皮は、適応した代謝経路に加えて、体温の調節をサポートします。
世界の他の動物とは異なり、哺乳類や鳥類は、環境内の熱源に頼ることなく、自らの代謝を通じて体温を調節し、体温をほぼ一定に保つシステムを発達させてきました。それらは吸熱性、つまり同様に暖かいです。これにより、異なる環境に生息し、変温動物よりも遠くへ、より速く移動することが可能になります。しかし、哺乳類の進化史において内温性がいつ初めて現れたのかという疑問に答えるのは依然として難しい。何千年も前に絶滅した動物の体温はもはや測定できず、骨格は動物の活動レベルに関する間接的な情報しか提供できないため、これまでのところ、化石は非常に限られた役に立ちます。
自分の耳を信じてください
ポルトガルのリスボン大学のリカルド・アラウージョ率いるチームは、この疑問に答えるために新たなアプローチをとった。研究者らは、哺乳類、鳥類、爬虫類、両生類、鳥類を含む341匹の現存および絶滅した動物の内耳の三半規管を調べた。恐竜。 「これまで、化石生物の移動を推測するには三半規管が一般的に使われてきました」と共著者であるロンドン自然史博物館のロマン・デイヴィッド氏は説明する。 「しかし、それらの生体力学を注意深く研究することにより、それらを体温の測定にも使用できることがわかりました。」
その考えは、外耳道には内リンパという液体があり、その動きを通じて前庭系に信号を提供するというものです。蜂蜜と同様に、内リンパは低温よりも高温の方が薄くなります。 「したがって、吸熱への移行中に、最適なパフォーマンスを維持するために形態学的適応が必要でした」とデビッドは言います。同じ温度に保たれた動物の外耳道は狭くなりました。 「哺乳類の祖先におけるこの適応を追跡することができました。」
コートと同時に開発
研究者らは、約2億3,300万年前に一部の動物において内耳道の形状が変化したことを発見した。これは、動物の体温が暖かくなったという明らかな兆候である。著者らによると、この変化は平均体温の約5～9℃の上昇に相当するという。この変化は、長期的に外気温が上昇したことによるものではありません。当時、三畳紀後期には不安定な気候条件が蔓延し、気温はむしろ低めでした。
これまでの研究では、温血動物への道の最初の一歩は約2億5,200万年前に始まったと想定されていたが、他の研究では最初の温血動物は約2億年前に最初の哺乳類であったと想定されていた。今回の研究では、吸熱機能が毛皮とほぼ同時期に哺乳類の祖先に出現したことが示されており、毛皮は代謝の増加によって生成された体温を蓄えるのに役立っていたことから、この関連性はもっともらしい。
急速な進化
地質学的観点から見ると、この新しい特徴は驚くほど短期間で発達しました。「一般的な科学的見解に反して、私たちの研究は驚くべきことに、吸熱作用の発達が 100 万年以内に起こったと思われることを示しています」とアラウーホ氏は言います。 「これまで考えられていたように、それは数千万年かけて徐々にゆっくりとしたプロセスではなく、哺乳類のような新しい代謝経路と毛皮の出現によって引き起こされた急速なプロセスだったのかもしれません。」
出典: Ricardo Araújo (ポルトガル、リスボン大学) 他、Nature、 doi: 10.1038/s41586-022-04963-z
