Fülünkkel éltük túl a dinoszauruszokat

Egy ősi emlős rendkívül jól megőrződött maradványait mutatják be a felfedezők a Science legújabb számában. A lelet fontos bizonyítékokat szolgáltat arról, hogyan fejlődött az emlősök füle a földtörténeti középidőben. Az érzékeny hallás döntő fontosságú alkalmazkodás volt a csoport életében, mivel lehetővé tette, hogy az emlősök aktív életet éljenek az éjszakai sötétben is, és túléljék a dinoszauruszok által uralt évmilliókat.

A kínai Liaoning tartományban talált ősmaradvány

Kínai és amerikai paleontológusok egy 123 millió évvel ezelőtt élt emlős maradványait fedezték fel ÉK-Kínában, a fantasztikus ősmaradványairól méltán híres Liaoning tartományban (Yixian Formáció). A Science október 9-én megjelenő számában leírt faj a Maotherium asiaticus nevet kapta. A rendkívül jó megtartású ősmaradvány fontos betekintést kínál az emlősök középfülének evolúciójába. Az ilyen kitűnő megtartású kínai emlősleletek felfedezése bizonyítékokat szolgáltat a biológusoknak és paleontológusoknak, hogy a különböző kifejlődési mechanizmusok hogyan befolyásolhatták a morfológiai evolúciót a korai emlősöknél.

Az állat legmeglepőbb és így tudományos szempontból legfontosabb része a füle, állítja a Carnegie Természettudományi Múzeum kínai származású paleontológusa, Zhe-Xi Luo. Az emlősöknek nagyon érzékeny hallásuk van, így sokkal jobb a hallóképességük, mint bármely más gerinces csoportnak. A hallás pedig alapvetően fontos szerepet tölt be az emlősök életében: bonyolult középfül-szerkezetüknek köszönhetően érzékenyebb hallással rendelkeznek, és emiatt a hangok szélesebb tartományát tudják megkülönböztetni, mint a többi gerinces.

Kifinomult középfül

Az emlősök hallásának alkalmazkodását a kifinomult középfül tette lehetővé, a három kicsi csontocskával (kalapács, üllő, kengyel) és a csonthártya számára kialakult csontos gyűrűvel. Az emlősök középfülcsontjai a hüllő rokonok állkapcsának a csontjaiból alakultak ki. A paleontológusok már régóta próbálják megérteni azt az evolúciós lépéssorozatot, amelyen keresztül ezek az állkapocs-csontok elkülönültek az állkapocstól, és a modern emlősök középfülébe "vándoroltak".

A Maotherium helye az evolúciós törzsfán, avagy az emlősök középfülének evolúciója (Zhe-Xi Luo, Carnegie Természettudományi Múzeum). Az összes modern emlős (legyen az kacsacsőrű emlős, oposszum, vagy maga az ember) középfüle elkülönül az alsó állkapocstól. Az állkapocs és a fül elkülönülése fontos evolúciós újítás volt. Ezzel lehetővé vált az emlősök számára, hogy a fülszerkezetük nagyon érzékeny legyen a jobb hallás érdekében, az alsó álkapocs pedig robusztusabbá váljon a hatékonyabb táplálkozás elősegítésére. Összehasonlításképpen: a középfül csontjai még az alsó állkapocs részét alkotják az emlősök megjelenése előtt élt rokonoknál (pl. Morganucodon). A Maotherium fülcsontjai részben elkülönültek az állkapocstól, és jobban hasonlítanak a mai emlősökéhez, de még megtartották azt az emlősök előtti állapotot, amelynél az állkapocs és a fül kapcsolódik egymáshoz. A Maotherium összekapcsolódott állkapocs-fül szerkezete hasonlít a mai emlősök embrionális és magzati állapotban tapasztalható fülszerkezetéhez (pedomorfózis jelensége)

Az evolúcióbiológusok számára fontos annak megértése, hogyan fejlődött ki a nagyon érzékeny emlősfül, mivel megvilágíthatja, hogyan alakul át egy új és komplex szerkezet az evolúció során. Az amerikai és kínai kutatók szerint a Maotherium középfülcsontjai részben hasonlítanak a ma élő emlősökéhez, ám az állat középfülének van egy szokatlan kapcsolódása az alsó állkapocshoz, ami nem jellemző a felnőtt emlősökre (elcsontosodott Meckel-porc). Ez a középfül-kapcsolódás viszont hasonlít a ma élő emlősök embrionális állapotára és az emlősállapot előtti ősök primitív középfülére.

Evolúciós átmenet

Mivel a Maotherium asiaticus maradványa 3 dimenzióban fosszilizálódott, a paleontológusok rekonstruálni tudták, hogyan kapcsolódott a középfül az állkapocshoz. A kutatók szerint ez egy új evolúciós tulajdonság lehet, de értelmezhető másodlagos visszafordulásként az ősi állapothoz. A biológusok kimutatták, hogy a fejlődést irányító gének előidézhetik szokatlan középfülszerkezetek kialakulását, például a Meckel-porc újbóli megjelenését a mai egereknél. A középfül morfológiája a kréta időszaki Maotherium esetében nagyon hasonlít a mutáns génekkel rendelkező egerek középfülének a mutáns morfológiájához. A kutatócsoport szerint az ősmaradványnál tapasztalható szokatlan középfülszerkezet a kifejlődési gének mutációjának a megnyilvánulása a korai emlősök evolúciója során.

A Maotherium asiaticus fülmorfológiája (Zhe-Xi Luo, Carnegie Természettudományi Múzeum). A Maotherium olyan ma élő emlősökkel van rokonságban, mint például a Didelphis. Azonban az erszényesektől és a méhlepényesektől eltérően, melyeknél a középfül elkülönül az állkapocstól, a Maotheriumnál ezek még összekapcsolódnak. Biológusok kimutatták, hogy a középfül és az állkapocs kapcsolódása újra megjelenhet, amikor a kifejlődésüket ellenőrző gének megváltoznak. Ily módon ezek a genetikai és kifejlődési változások befolyásolják az evolúciót

A Maotherium asiaticus ún. symmetrodont fogazattal rendelkezett, vagyis a fogain szimmetrikusan elhelyezkedő gumók voltak. Ez a rovarok és férgek fogyasztásához alkalmazkodott táplálkozást jelzi. A talajfelszínen élt állat körülbelül 15 cm hosszú volt, és elérhette a 70-80 gramm tömeget. A kutatók szerint a Maotherium közelebbi rokonságban állt az erszényesekkel és a méhlepényesekkel, mint a primitív tojásrakó emlősökkel.

A Maotherium asiaticus rekonstrukciója (Mark A. Klinger, Carnegie Természettudományi Múzeum). A most felfedezett krétai időszaki Maotherium mókus-méretű éjszakai emlős volt. A 123 millió évvel ezelőtt élt állat a talaj felszínén futkározott, hossza elérte a 15 cm-t, míg tömege a 70-80 grammot. Mivel rokonságban volt az erszényesek és a méhlepényesek közös ősével, a fogai és a csontváz szerkezete ősi állapotot mutat, amelyből mind az erszényesek, mind a méhlepényesek kifejlődhettek