Peneliti pecahkan misteri kapan nenek moyang mamalia menjadi berdarah panas

Mamalia dan burung mengatur suhu tubuh mereka dan menghasilkan panas tubuh mereka sendiri. Endotermi atau berdarah panas, merupakan hasil dari proses ini, dan mungkin menjelaskan setidaknya beberapa dominasi mamalia di hampir semua ekosistem di seluruh dunia.

Namun hingga saat ini belum diketahui secara pasti kapan endotermik ini muncul. Studi baru kami, yang hanya dipublikasikan di Nature^[1] mengubah itu. Kombinasi intuisi ilmuwan, temuan fosil dari wilayah Karoo Afrika Selatan, dan teknologi mutakhir telah memberikan jawaban: endotermi berkembang pada nenek moyang mamalia sekitar 233 juta tahun yang lalu selama periode trias terakhir^[2]

Asal usul endotermi mamalia telah menjadi salah satu misteri besar bagi paleontologi yang belum terpecahkan. Banyak pendekatan yang berbeda telah digunakan untuk mencoba menentukan jawabannya tetapi mereka sering memberikan hasil yang tidak jelas atau bertentangan. Kami pikir metode kami menunjukkan harapan yang nyata karena telah divalidasi oleh kehadiran sejumlah besar spesies modern. Ini menunjukkan bahwa endotermi berevolusi sesuai dengan perubahan badan mamalia.

Berdarah panas adalah kunci dari apa yang membuat mamalia bisa seperti sekarang ini. Endotermi kemungkinan merupakan titik awal di mana mamalia berevolusi: ketika mereka memperoleh mantel bulu penyekat; evolusi otak yang lebih besar, yang disuplai dengan darah yang lebih hangat; tingkat reproduksi yang lebih cepat; dan kehidupan yang lebih aktif merupakan ciri khas mamalia yang berevolusi karena berdarah panas.

Sampai saat ini, sebagian besar ilmuwan berspekulasi bahwa transisi menjadi makhluk berdarah panas adalah proses bertahap dan juga lambat^[3] selama puluhan juta tahun yang dimulai pada era Permo-Trias, meskipun beberapa menyarankan itu terjadi saat mamalia muncul yakni, sekitar 200 juta tahun yang lalu^[4].

Sebaliknya, hasil kami menunjukkan bahwa mereka muncul saat nenek moyang mamalia hidup sekitar 33 juta tahun yang lalu. Tanggal baru ini konsisten dengan adanyatemuan terbaru^[5] yang biasanya dikaitkan dengan banyak sifat dari" mamalia", seperti memiliki kumis dan bulu, juga berevolusi lebih awal dari yang diperkirakan sebelumnya. Dan menurut hasil itu juga, endotermia secara geologis berkembang dengan sangat cepat, yakni kurang dari satu juta tahun. Temuan kami menyarankan bahwa proses tersebut mungkin telah dipicu oleh jalur metabolisme dan kemunculan bulu.

Intuisi ilmuwan

Penelitian kami dimulai dengan intuisi Dr Araújo dan Dr David tentang telinga bagian dalam. Ini lebih dari sekadar organ pendengaran: yang juga menampung organ keseimbangan yang berada pada saluran setengah lingkaran.

Tiga kanal pada telinga bagian dalam berorientasi pada tiga dimensi ruang. Mereka diisi dengan cairan yang mengalir di kanal saat kepala bergerak dan mengaktifkan reseptor untuk memberi tahu otak yang tepat dari kepala dan tubuh. Viskositas, atau kekentalan, dari cairan ini (disebut endolimfe) sangat penting untuk memberikan kemampuan organ untuk secara efisien mendeteksi rotasi kepala dan membantu keseimbangan.

Dengan cara yang sama seperti sepotong mentega berubah dari padat menjadi cair dalam panci hangat, atau madu menjadi lebih kental ketika dingin, viskositas endolimfe berubah dengan suhu tubuh. Itu berarti viskositas endolimfe biasanya akan diubah oleh evolusi suhu tubuh yang lebih tinggi. Tetapi tubuh harus beradaptasi karena perubahan viskositas akan mencegah saluran setengah lingkaran bekerja dengan baik. Pada mamalia, kanal beradaptasi dengan suhu tubuh yang lebih tinggi dengan mengubah geometrinya.

Para peneliti menyadari bahwa perubahan bentuk kanal setengah lingkaran ini akan mudah dilacak melalui dengan meneliti fosil. Menentukan spesies di mana perubahan geometri terjadi, menurut mereka, akan memberikan panduan yang akurat tentang kapan endotermik berevolusi.

Mereka membutuhkan fosil untuk menguji hipotesis mereka – dan di sanalah kekayaan fosil Afrika Selatan berasal dari wilayah Karoo^[6] menjadi penting.

Rekonstruksi dan proses penelitian

Wilayah Karoo yang gersang banyak menyimpan harta karun berupa fosil, banyak di antaranya milik nenek moyang mamalia. Fosil-fosil ini menawarkan catatan evolusi kehidupan yang tak terputus selama hampir 100 juta tahun. Mereka mendokumentasikan transformasi dari hewan mirip reptil, seperti (therapsids^[7]) menjadi mamalia dengan sangat detail.

Dengan menggunakan teknik pemindaian CT mutakhir dan pemodelan 3D, kami dapat merekonstruksi telinga bagian dalam dari lusinan nenek moyang mamalia dari Karoo Afrika Selatan dan tempat lain di dunia. Dari sana kami dapat menunjukkan dengan tepat spesies mana yang memiliki anatomi telinga bagian dalam yang konsisten dengan suhu tubuh yang lebih hangat, dan mana yang tidak.

Read more: What fossils reveal about the hairy history of mammals’ ancestors^[8]

Satu hal yang kita harus pertimbangkan adalah posisi geografis Karoo pada saat hewan-hewan ini hidup. Itu terletak lebih dekat ke Kutub Selatan daripada sekarang sebagai akibat dari pergeseran benua. Itu berarti suhu tubuh yang lebih hangat yang disarankan oleh geometri telinga bagian dalam tidak dapat disebabkan oleh iklim yang lebih hangat secara keseluruhan. Karena iklim Afrika Selatan rata-rata lebih dingin, perubahan viskositas cairan telinga bagian dalam hanya dapat disebabkan oleh suhu tubuh yang umumnya lebih hangat pada nenek moyang mamalia.

Waktu yang penting

Ini adalah waktu yang penting untuk bidang kami. Sampai saat ini, untuk merekonstruksi evolusi endoterm, para ilmuwan hanya memiliki akses ke fitur kerangka yang secara dipertanyakan berkorelasi dengan berdarah panas. Setiap upaya adalah usaha untuk mendapatkan hasil yang akurat. Telinga bagian dalam, seperti yang ditunjukkan penelitian ini, mengubah hal itu. Kami percaya ini mungkin kunci untuk membuka lebih banyak pengetahuan tentang nenek moyang mamalia di masa depan.

Arina Apsarini dari Binus University menerjemahkan artikel ini dari bahasa Inggris.

References

1. ^{^} yang hanya dipublikasikan di Nature (www.nature.com)
2. ^{^} periode trias terakhir (www.britannica.com)
3. ^{^} proses bertahap dan juga lambat (doc.rero.ch)
4. ^{^} sekitar 200 juta tahun yang lalu (www.science.org)
5. ^{^} temuan terbaru (theconversation.com)
6. ^{^} wilayah Karoo (pubs.geoscienceworld.org)
7. ^{^} therapsids (www.britannica.com)
8. ^{^} What fossils reveal about the hairy history of mammals’ ancestors (theconversation.com)