Baanbrekende analyse van 200 miljoen jaar oude tanden van de vroegste zoogdieren suggereert dat ze functioneerden als hun koelbloedige tegenhangers - reptielen, een minder actief maar veel langer leven leiden.

Het onderzoek, geleid door de Universiteit van Bristol, VK en Universiteit van Helsinki, Finland, vandaag gepubliceerd in Natuurcommunicatie , is de eerste keer dat paleontologen de fysiologie van vroege fossiele zoogdieren direct kunnen bestuderen, en zet op zijn kop wat eerder werd geloofd over onze vroegste voorouders.

Fossielen van tanden, de grootte van een speldenknop, van twee van de vroegste zoogdieren, Morganucodon en Kuehneotherium, werden voor het eerst gescand met behulp van krachtige röntgenstralen, nieuw licht werpen op de levensduur en evolutie van deze kleine zoogdieren, die samen met vroege dinosauriërs over de aarde zwierven en door veel wetenschappers als warmbloedig werden beschouwd. Hierdoor kon het team groeiringen in hun tandkassen bestuderen, elk jaar afgezet als boomringen, die konden worden geteld om ons te vertellen hoe lang deze dieren leefden. De resultaten wezen op een maximale levensduur van maximaal 14 jaar - veel ouder dan hun harige opvolgers van vergelijkbare grootte, zoals muizen en spitsmuizen, die de neiging hebben om slechts een jaar of twee in het wild te overleven.

"We hebben een aantal verbazingwekkende en zeer verrassende ontdekkingen gedaan. Men dacht dat de belangrijkste kenmerken van zoogdieren, inclusief hun warmbloedigheid, evolueerde rond dezelfde tijd, " zei hoofdauteur Dr. Elis Newham, Onderzoeksmedewerker aan de Universiteit van Bristol, en eerder Ph.D. student aan de Universiteit van Southampton in de tijd dat dit onderzoek werd uitgevoerd.

"Daarentegen, onze bevindingen laten duidelijk zien dat, hoewel ze grotere hersenen en meer geavanceerd gedrag hadden, ze leefden niet snel en stierven jong, maar leidden een langzamer tempo, langere levensduur vergelijkbaar met die van kleine reptielen, als hagedissen."

Het op deze manier gebruiken van geavanceerde beeldtechnologie was het geesteskind van Dr. Newhams supervisor Dr. Pam Gill, Senior Research Associate aan de Universiteit van Bristol en Scientific Associate aan het Natural History Museum London, die vastbesloten was om tot de wortel van zijn potentieel te komen.

"Een collega, een van de co-auteurs, een tand had verwijderd en me vertelden dat ze een röntgenfoto wilden laten maken, omdat het allerlei dingen kan vertellen over je levensgeschiedenis. Dat zette me aan het denken of we hetzelfde konden doen om meer te leren over oude zoogdieren, ' zei dokter Gill.

Door het gefossiliseerde cement te scannen, het materiaal dat de tandwortels vastzet in hun holte in het tandvlees en blijft groeien gedurende het hele leven, Dr. Gill hoopte dat het behoud duidelijk genoeg zou zijn om de levensduur van het zoogdier te bepalen.

Om de theorie te testen, een oud tandspecimen van Morganucodon werd naar Dr. Ian Corfe gestuurd, van de Universiteit van Helsinki en de Geological Survey of Finland, die het scande met behulp van krachtige Synchrotron-röntgenstraling.

"Tot onze vreugde, hoewel het cement slechts een fractie van een millimeter dik is, het beeld van de scan was zo duidelijk dat de ringen letterlijk te tellen waren, ' zei dokter Corfe.

Het markeerde de start van een zesjarige internationale studie, die zich richtte op deze eerste zoogdieren, Morganucodon en Kuehneotherium, bekend van Jura-rotsen in Zuid-Wales, VK, daterend van bijna 200 miljoen jaar.

"De kleine zoogdieren vielen in grotten en gaten in de rots, waar hun skeletten, inclusief hun tanden, Versteend. Dankzij de ongelooflijke bewaring van deze kleine fragmenten, konden we honderden individuen van een soort onderzoeken, meer vertrouwen geven in de resultaten dan men zou verwachten van fossielen die zo oud zijn, "Dr. Corfe voegde eraan toe.

Tijdens de reis namen de onderzoekers zo'n 200 tandspecimens, aangeboden door het Natural History Museum London en University Museum of Zoology Cambridge, te scannen bij de European Synchrotron Radiation Facility en de Swiss Light Source, een van 's werelds helderste röntgenlichtbronnen, in Frankrijk en Zwitserland, respectievelijk.

Op zoek naar een spannend project, Dr. Newham nam dit op voor de MSc in Palaeobiology aan de Universiteit van Bristol, en vervolgens een Ph.D. aan de Universiteit van Southampton.

"Ik was op zoek naar iets groots om mijn tanden in te zetten en dit paste meer dan precies. Het scannen alleen al duurde meer dan een week en we draaiden 24-uursdiensten om alles voor elkaar te krijgen. Het was een buitengewone ervaring, en toen de beelden doorkwamen, we wisten dat we iets op het spoor waren, ' zei dokter Newham.

Dr. Newham was de eerste die de cementlagen analyseerde en hun enorme betekenis oppikte.

"We hebben de tandwortels digitaal in 3D gereconstrueerd en deze toonden aan dat Morganucodon tot 14 jaar leefde, en Kuehneotherium gedurende maximaal negen jaar. Ik was stomverbaasd omdat deze levensduur veel langer was dan de één tot drie jaar die we hadden verwacht voor kleine zoogdieren van dezelfde grootte, ' zei dokter Newham.

"Ze waren verder nogal zoogdierachtig in hun skeletten, schedels en tanden. Ze hadden speciale kauwtanden, relatief grote hersenen en had waarschijnlijk haar, maar hun lange levensduur laat zien dat ze leefden in een meer reptielachtig tempo dan dat van zoogdieren. Er zijn goede aanwijzingen dat de voorouders van zoogdieren steeds warmbloediger begonnen te worden vanaf het Laat-Perm, meer dan 270 miljoen jaar geleden, maar, zelfs 70 miljoen jaar later, onze voorouders functioneerden nog steeds meer als moderne reptielen dan als zoogdieren"

Terwijl hun levenstempo reptiel bleef, bewijs voor een intermediair vermogen tot aanhoudende inspanning werd gevonden in het botweefsel van deze vroege zoogdieren. Als levend weefsel, bot bevat vet en bloedvaten. De diameter van deze bloedvaten kan de maximaal mogelijke bloedstroom onthullen die beschikbaar is voor een dier, essentieel voor activiteiten zoals foerageren en jagen.

Dr. Newham zei:"We vonden dat in de dijbeenderen van Morganucodon, de bloedvaten hadden een stroomsnelheid die iets hoger was dan bij hagedissen van dezelfde grootte, maar veel lager dan bij moderne zoogdieren. Dit suggereert dat deze vroege zoogdieren langer actief waren dan kleine reptielen, maar niet de energetische levensstijl van levende zoogdieren konden leven."