Nieuw onderzoek suggereert dat de eerste warmbloedige dieren 233 miljoen jaar geleden verschenen; ruim vóór de oorsprong van zoogdieren.

Wetenschappers hebben ontraadseld wanneer de eerste warmbloedige dieren opdoemden. En dat waren opvallend genoeg geen zoogdieren. Het is een verrassende ontdekking. Tot nu toe was het namelijk niet precies bekend wanneer warmbloedigheid ontstaan is. Maar analyse van gefossiliseerde binnenoren bood uitkomst.

Warmbloedigheid
Warmbloedigheid houdt het vermogen van zoogdieren en vogels in om hun eigen lichaamswarmte te produceren en hun lichaamstemperatuur te regelen. Dit in tegenstelling tot koudbloedige organismen die afhankelijk zijn van externe warmtebronnen voor de regulatie van hun lichaamstemperatuur. Dat dieren warmbloedig werden, bood een evolutionair voordeel. Niet voor niets hebben zoogdieren zich in bijna elk wereldwijd ecosysteem weten te verspreiden. Maar wanéér doemden eigenlijk de eerste warmbloedige dieren op?

Wanneer ontstond warmbloedigheid?
Tot nu toe was het niet helemaal duidelijk wanneer warmbloedigheid voor het eerst verscheen. Sommige wetenschappers veronderstellen dat het dichtbij de oorsprong van zoogdieren moest zijn gebeurd, zo’n 200 miljoen jaar geleden. Een nieuwe studie duwt de opkomst van warmbloedigheid echter veel verder op de tijdlijn terug. De eerste warmbloedige dieren zouden ongeveer 233 miljoen jaar geleden zijn verschenen. En inderdaad, dat is dus ver vóór de oorsprong van zoogdieren.

Binnenoor
De onderzoekers baseren zich op analyses van gefossiliseerde binnenoren. Het binnenoor bestaat niet alleen uit het gehoororgaan, het herbergt ook het evenwichtsorgaan: de halfcirkelvormige kanalen. Deze kanalen zijn gevuld met de vloeistof endolymfe. Wanneer het hoofd beweegt, gaat deze vloeistof stromen. Zintuigcellen zullen door de stroming ombuigen. Hierdoor gaan er signalen naar de hersenen die de exacte positie van het hoofd en het lichaam doorgeven.

endolymfe
Wat dit te maken heeft met warmbloedigheid? Zoals met elke vloeistof verandert de ‘stroperigheid’ van endolymfe afhankelijk van de lichaamstemperatuur. Je kunt dit vergelijken met een stuk boter dat in een warme pan van vast naar vloeibaar verandert. Op dezelfde manier vermoeden onderzoekers dat de stroperigheid van endolymfe verandert door de hogere lichaamstemperatuur van warmbloedige dieren. In feite moet endolymfe ‘wateriger’ zijn geworden. “Net zoals honing dat dunner wordt wanneer je het opwarmt,” aldus onderzoeker Romain David. Deze transformatie moet volgens de onderzoekers gepaard zijn gegaan met fysieke aanpassingen van de halfcirkelvormige kanalen: anders zou het evenwichtsorgaan niet meer goed hebben gewerkt. En door de halfcirkelvormige kanalen van fossielen te bestuderen, zo dachten de onderzoekers, konden ze mogelijk achterhalen wanneer de overgang van koud- en warmbloedig precies plaatsvond.

Verschil in binnenoor tussen een warm- en koudbloedig dier. Afbeelding: Wits University

De onderzoekers bogen zich over talloze binnenoren, waaronder tientallen binnenoren van de voorouders van zoogdieren. Vervolgens konden ze precies achterhalen wanneer welke soort een binnenoor ontwikkelde dat duidde op een hogere lichaamstemperatuur.

233 miljoen jaar geleden
Uiteindelijk slaagden de onderzoekers er op deze manier in te ontraadselen wanneer waarschijnlijk de eerste warmbloedige dieren verschenen. En dat gebeurde zoals gezegd ruim voordat de eerste zoogdieren ontstonden. Zo blijkt uit de resultaten dat de binnenoor-kanaal van de voorouders van zoogdieren zo’n 233 miljoen jaar geleden – als gevolg van een abrupte verandering van de viscositeit van endolymfe – fysieke veranderingen onderging. Dit geeft aan dat op dat moment dus hun algehele lichaamstemperatuur verhoogde.

Snel
Deze overgang van koud- naar warmbloedig gebeurde nog rap ook. “In tegenstelling tot de huidige wetenschappelijke opvattingen, toont ons onderzoek aan dat de verwerving van warmbloedigheid in geologische termen in een oogwenk plaatsvond, in minder dan een miljoen jaar,” aldus onderzoeker Ricardo Araújo. “Het was geen geleidelijk, langzaam proces dat zich uitstrekte over tientallen miljoenen jaren, zoals eerder gesuggereerd.”

De baanbrekende ontdekking breidt onze kennis over de oorsprong van warmbloedigheid uit. Bovendien laat het zien dat warmbloedigheid dus ouder is dan het warmbloedige zoogdier zelf. “De oorsprong van warmbloedigheid was één van de grootste onopgeloste mysteries van de paleontologie,” zegt onderzoeker Kenneth D. Angielczyk. “Er zijn veel verschillende benaderingen gebruikt om te proberen te achterhalen wanneer het voor het eerst evolueerde. Deze studies hebben echter vaak vage of tegenstrijdige resultaten opgeleverd. We denken dat onze methode betrouwbaar is, omdat deze is gevalideerd met behulp van een zeer groot aantal soorten.” De onderzoekers zijn dan ook erg enthousiast over hun veelbelovende bevindingen. “Dit is een spannende tijd voor ons vakgebied,” besluit onderzoeker Julien Benoit.