O fosilă de 250 de milioane de ani rescrie istoria auzului: care ar fi originea sistemului auditiv al mamiferelor moderne
Un nou studiu realizat de cercetători de la Universitatea din Chicago aduce o schimbare majoră în modul în care este înțeleasă evoluția auzului la mamifere.
Analiza unei fosile vechi de aproximativ 250 de milioane de ani, aparținând speciei Thrinaxodon liorhinus, arată că structurile esențiale ale sistemului auditiv modern au început să se formeze cu aproape 50 de milioane de ani mai devreme decât estimările anterioare, se arată într-un studiu publicat în Proceedings of the National Academy of Sciences.
Descoperirea are implicații profunde pentru paleontologie și biologia evoluționistă, deoarece indică faptul că auzul bazat pe timpan și ureche medie nu este o inovație târzie, ci rezultatul unui proces evolutiv mult mai timpuriu.
Studiul s-a bazat pe scanări CT de mare rezoluție ale craniului și mandibulei fosilizate, din care au fost generate modele 3D complexe, capabile să simuleze reacția structurilor osoase la presiuni și frecvențe sonore diferite.
Thrinaxodon și tranziția de la conducția osoasă la auzul timpanic
Thrinaxodon a trăit în Triasicul timpuriu, înainte de apariția dinozaurilor, și aparținea grupului cinodonților, rude apropiate ale primelor mamifere.
Din punct de vedere morfologic, animalul avea trăsături intermediare între reptile și mamifere, ceea ce îl plasează într-o zonă-cheie a evoluției vertebratelor terestre.
Cercetările genetice și anatomice anterioare au arătat deja că multe dintre caracteristicile biologice ale mamiferelor moderne își au originea în aceste linii timpurii, iar noul studiu sugerează că același lucru este valabil și pentru arhitectura auditivă.
În formele primitive de cinodonți, oasele urechii, ciocanul, nicovala și scărița, erau încă atașate de maxilar. Abia în etapele evolutive ulterioare, aceste structuri s-au separat complet și au format urechea medie tipică mamiferelor moderne.
Înainte de apariția acestui mecanism, animalele se bazau aproape exclusiv pe conducția osoasă: vibrațiile produse de sunete erau transmise prin oasele maxilarului către sistemul nervos.
De zeci de ani, paleontologii au suspectat că Thrinaxodon ar putea reprezenta o etapă de tranziție între aceste două sisteme.
Ipoteza formulată în anii ’70 de anatomistul Edgar Allin sugera existența unui timpan primitiv întins peste o structură osoasă încă atașată de mandibulă, dar lipsa tehnologiei adecvate a făcut imposibilă verificarea ei la acel moment.
Modelare digitală și dovezi biomecanice pentru apariția timpanului
Echipa de cercetare a folosit modele 3D și software de inginerie utilizat în mod obișnuit pentru testarea vibrațiilor în construcții complexe, pentru a simula modul în care craniul și mandibula lui Thrinaxodon reacționau la diferite frecvențe sonore.
Datele au fost completate cu informații despre țesuturile moi, preluate din studiile asupra animalelor actuale, pentru a recrea cât mai fidel comportamentul biologic al capului viu.
Rezultatele arată că un timpan primitiv ar fi putut funcționa eficient chiar și fără separarea completă a oaselor urechii medii.
Transmiterea vibrațiilor sonore ar fi fost semnificativ mai eficientă decât în cazul conducerii osoase simple, ceea ce indică o etapă clară de tranziție către auzul timpanic specific mamiferelor.
Estimările cercetătorilor sugerează că Thrinaxodon putea percepe sunete într-un interval cuprins între aproximativ 38 și 1.243 de hertzi, cu o sensibilitate maximă în jurul frecvenței de 1.000 Hz, la un nivel de presiune sonoră de circa 28 de decibeli, între o șoaptă și o conversație normală.
Această capacitate auditivă ar fi avut un rol major în supraviețuire, facilitând detectarea prăzii, evitarea prădătorilor și, posibil, comunicarea în context reproductiv.
Studiul rescrie astfel cronologia apariției auzului la mamifere și arată că trecerea de la percepția prin vibrații osoase la auzul bazat pe timpan nu a fost un salt evolutiv brusc, ci un proces gradual, început cu mult înainte de apariția primelor mamifere propriu-zise.