Il momento in cui i mammiferi divennero a “sangue caldo”.

La conquista dell’eterotermia fu indubbiamente un momento evolutivo chiave per il successo dei mammiferi anche se di per sé non sufficiente a soppiantare i “cugini” rettili che continuarono a dominare il pianeta a lungo

Una considerazione che tiene conto del fatto che molto probabilmente anche i dinosauri  avevano evoluto, per vie indipendenti, una qualche forma di controllo della temperatura simile a quella degli uccelli e che le specie tra loro che rimasero a sangue freddo (ad es. triceratopo) lo erano "ridiventate".

L'attuale datazione colloca l’evento a circa 233 milioni di anni fa, aggiornando di quasi 20 milioni di anni la precedente stima. La conclusione viene da uno studio appena pubblicato sulla rivista Nature, in cui i ricercatori hanno fatto una analisi comparativa tra diverse specie usando la struttura dell’orecchio interno come biomarcatore per inferire la temperatura corporea.

Prima di questo studio, l’ipotesi migliore collocava l’origine del “sangue caldo” ai discendenti dei cinodonti,  un gruppo di lucertole squamose del tardo Permiano grandi come un coniglio (i primi mammiferi erano più piccoli, meno di 10 cm) che si ritiene possedessero una qualche forma di termoregolazione.

Credit: Luzia Soares

La parte dell'orecchio interno che interessa qui sono i canali semicircolari, lo strumento con cui il nostro cervello recupera informazioni sulla nostra "posizione spaziale" e che ci permette di rimanere in equilibrio e deambulare senza problemi.

In caso di suo malfunzionamento (labirintite o anche intossicazione da alcol) abbiamo seri problemi di equilibrio e vediamo “il mondo girare” intorno a noi. 

Questo sistema sfrutta l’interazione tra otoliti, cellule ciliate e l’endolinfa, il liquido all’interno dei canali.

L’endolinfa ha caratteristiche di viscosità adatte affinché possa espletare la sua funzione “muovendo” gli otoliti sulle cellule ciliate a seconda della nostra "inclinazione". La flessione delle ciglia induce a cascata un segnale nervoso che il cervello elabora agendo istantaneamente sulla posizione e andatura.

Per tale ragione finora le vestigia fossili dei canali semicircolari erano utilizzate per dedurre la caratteristiche legate al movimento degli organismi fossili. Il punto di svolta (alla base di questo studio) fu quando analizzandone le caratteristiche biomeccaniche e la comparazione fossile, i ricercatori intuirono che la loro forma poteva fornire anche informazioni sulla temperatura corporea di questi organismi.

Come alcuni fluidi tipo il miele, l'endolinfa diventa più fluida quanto più è calda, richiedendo ai canali semicircolari di cambiare forma perché il fluido possa svolgere il suo lavoro. Negli animali ectotermici, (a sangue freddo) questo liquido è più freddo ed assume una consistenza più simile alla melassa e come tale necessita di spazi più ampi in cui fluire. Al contrario negli animali endotermici, o a sangue caldo, il fluido è meno viscoso e bastano piccoli spazi.

La differenza strutturale e dimensionale dei canali semicircolari in organismi a sangue freddo e caldo. Gli antenati dei mammiferi a sangue caldo chiamati mammiferimorfi (illustrati, a sinistra) che vissero nel tardo Triassico avevano condotti uditivi interni più piccoli e più curvi rispetto a quello dei predecessori sinapsidi a sangue freddo, che vissero durante il periodo Permiano
Image credit: sciencenews.org

Questa proprietà che è funzione della temperatura rende i minuscoli canali semicircolari uno strumento perfetto per valutare nei fossili la comparsa di caratteristiche "sangue caldo".

In breve, l’analisi è stata condotta analizzando tre campioni della regioni di interesse da ciascuno dei resti di 341 animali (243 da specie ancora viventi e 64 da specie estinte). I risultati sui 54 mammiferi estinti hanno permesso la datazione evolutiva della endotermia a 233 milioni di anni fa.

Il passaggio a questa nuova forma di termoregolazione si pensa essere avvenuto in tempi rapidi (evolutivamente parlando), stimati in meno di 1 milione di anni. Un periodo che pare coincidere con lo sviluppo nei mammiferi dei  baffi sensoriali (vibrisse) e la comparsa della pelliccia. Modificazioni che spinsero alla selezione di adattamenti metabolici idonei molto utili per organismi di piccola taglia (più a rischio di perdere calore).

Nuovi studi dovranno confermare questa scoperta

Fonte

- Inner ear biomechanics reveals a Late Triassic origin for mammalian endothermy

Ricardo Araújo et al, Nature (22/07/2022)