anledningen till att udda äggläggande däggdjur fortfarande finns idag kan bero på att deras förfäder tog till vattnet, föreslår forskare nu.

de äggläggande däggdjuren-monotremerna, inklusive platypus och spiny anteaters — är excentriska släktingar till resten av däggdjur, som bär levande unga. Förutom att lägga ägg får andra konstigheter dem att verka mer som reptiler än våra släktingar. De har en reptil gång med ben på sidorna snarare än under kroppen, till exempel, och en enda kanal för urin, avföring och sex istället för flera öppningar.

dessa oddballs anses ofta primitiva ”levande fossiler” som belyser hur våra avlägsna förfäder kunde ha sett ut.

Australian invasion

för länge sedan var monotremer och deras nära släktingar de dominerande däggdjuren i hela Australien. Nu finns det bara två typer av monotremer kvar på planeten — de anka-fakturerade platypuserna och de fyra arterna av echidnas eller spiny anteaters. Liksom alla däggdjur har de hår, mjölk, svettkörtlar, tre mellanöratben och en hjärnregion som kallas neocortex.monotremerna sopades nästan helt åt sidan när deras påse-bärande pungdjur kusiner-moderna exempel på vilka inkluderar känguruerna-invaderade Australien för 71 miljoner till 54 miljoner år sedan. Pungdjur verkar ha ett antal fördelar jämfört med monotremer – deras kroppar verkar mer effektiva vid rörelse, och det faktum att de föder levande avkommor kan ge bättre vård av unga.

dessutom, innan pungdjur nådde Australien, de hade migrerat från Asien till Amerika till Antarktis. Kampen pungdjur förmodligen hade med alla djur på dessa kontinenter under denna resa kan ha primas dem för konkurrens,” medan de australiska däggdjur som gick utdöda vid ankomsten av pungdjur hade för det mesta isolerats i Australien under en mycket lång tid, ” förklarade forskare Matthew Phillips, en evolutionär biolog vid Australian National University i Canberra.

alla dessa styrkor hjälper till att förklara varför pungdjur segrade i Australien. Mysteriet är då varför alla monotremer överlevde.

simma för det!nu föreslår Phillips och hans kollegor att platypuses och echidnas levde vidare eftersom deras förfäder sökte tillflykt där pungdjur inte kunde följa — vattnet.

Platypuses är amfibiska varelser, medan echidnas — anteaters-är markbundna. Nya genetiska bevis och jämförelser med fossila monotremer tyder dock på att echidnas bara divergerade från platypuses för 19 till 48 miljoner år sedan. Detta innebär att echidnas nyligen hade semi-akvatiska föregångare och först senare omkoloniserade landet. Ett antal aspekter av echidna-biologi överensstämmer med en amfibisk platypus-liknande förfader — en strömlinjeformad kropp, bakåtriktad bakben som kan fungera som roder och konturerna av en anka-liknande räkning under embryonal utveckling.

”Platypus-liknande fossiler är kända från minst 61 miljoner år sedan. Man trodde att den mycket kortare fossila posten för echidnas, från ungefär 13 miljoner år sedan, berodde bara på den ojämna naturen hos fossilregistret,” sa Phillips. Deras nya resultat tyder på att ” bristen på tidiga Echidna-fossiler faktiskt berodde på att de helt enkelt inte hade utvecklats ännu.”

forskarna antar att pungdjur inte hade råd med en väsentlig invasion av vattenmiljöer eftersom när de är födda måste de suga mjölk hela tiden i veckor; nyfödda pungdjur kan drunkna om deras mödrar någonsin var tvungna att våga sig i vattnet.

bevis passar

dessa fynd tar bort en uppenbar motsättning mellan fossila data och DNA-bevis, säger Zhe-Xi Luo, kurator för vertebratpaleontologi vid Carnegie Museum of Natural History i Pittsburgh.

evolutionsbiolog Peter Waddell vid Purdue University i West Lafayette, Ind., förklarade att en tidigare studie baserad på tidiga monotreme fossiler hade föreslagit platypus och echidna divergerade för mer än 110 miljoner år sedan, medan molekyldata föreslog en mycket nyare divergens.

”Matt Phillips och kollegor har omvärderat både fossila och molekylära data och dragit slutsatsen att platypus-echidna-splittringen faktiskt är relativt ny”, säger däggdjurs Robin Beck på American Museum of Natural History i New York. ”För att uttrycka det enkelt verkar benen och generna berätta i huvudsak samma historia, vilket är lugnande.”

”en annan intressant aspekt av denna studie är att den antyder att echidna utvecklades från en förfader som var väldigt som en modern platypus, trots att echidnas och platypuses är anatomiskt mycket olika,” tillade Beck. ”Denna hypotes har föreslagits tidigare, men det nuvarande papperet ger de mest övertygande bevisen ännu att detta är vad som faktiskt hände. Inte bara det, men papper föreslår att förändringen från en platypus-liknande kroppsform till en echidna-liknande kroppsform verkar ha hänt överraskande snabbt, på mindre än 15 till 25 miljoner år. Att en sådan stor förändring i övergripande morfologi kan hända så snabbt är spännande.”

öppna frågor

antydan om att echidnas kan ha utvecklats efter pungdjur anlände till Australien ”motsäger det gemensamma antagandet att monotremer är levande fossiler som bara trampar vatten i evolutionär mening och väntar på att utrotas inför konkurrens med” överlägsna ”däggdjur, som pungdjur,” tillade Phillips.

den fossila posten av monotremer förblir mycket ofullständig, särskilt mellan cirka 100 och 25 miljoner år sedan, sade Beck och noterade att fossiler som fyller detta 75 miljoner årsgap ”kan hittas i Australien, Sydamerika eller till och med Antarktis. Det finns dock ett antal fossila platser i Australien som är 20 till 25 miljoner år gamla, och resultaten av det aktuella papperet tyder på att echidnas utvecklades under denna period. Med tur kommer framtida expeditioner till dessa platser att upptäcka fossila echidnas som visar förändringen från en platypus-liknande till en echidna-liknande kroppsform.”

eftersom en egenskap som ofta anses primitiv-äggläggning – faktiskt kan ha hjälpt monotremer att överleva till idag, kan framtida forskning undersöka om samma gäller för andra egenskaper hos deras. Till exempel är deras reptilliknande axlar dåliga för att springa fort, men de ger stark stagning. Detta möjliggör enorm axel-och armmuskulatur för användning vid snabb manövrering i vattnet för platypus eller grävning för echidnas, sa Phillips.

forskarna detaljerade sina resultat online den 21 September i Proceedings of the National Academy of Sciences.

• 10 fantastiska saker du inte visste om djur
• världens konstigaste reptil? Del Däggdjur, del reptil
• mammas mjölk hjälpte Däggdjur släppa äggläggning