Banbrytande analys av 200 miljoner år gamla tänder som tillhör de tidigaste däggdjuren tyder på att de fungerade som sina kallblodiga motsvarigheter - reptiler, leder mindre aktiva men mycket längre liv.

Forskningen, ledd av University of Bristol, Storbritannien och Helsingfors universitet, Finland, publicerad idag i Naturkommunikation , är första gången paleontologer har kunnat studera fysiologierna hos tidiga fossila däggdjur direkt, och vänder på huvudet vad man tidigare trodde om våra tidigaste förfäder.

Fossil av tänder, storleken på ett knappnålshuvud, från två av de tidigaste däggdjuren, Morganucodon och Kuehneotherium, skannades för första gången med kraftfulla röntgenstrålar, kastar nytt ljus över dessa små däggdjurs livslängd och utveckling, som strövade runt på jorden tillsammans med tidiga dinosaurier och ansågs vara varmblodiga av många forskare. Detta gjorde det möjligt för teamet att studera tillväxtringar i sina tandhålor, deponeras varje år som trädringar, som kunde räknas för att berätta hur länge dessa djur levde. Resultaten indikerade en maximal livslängd på upp till 14 år - mycket äldre än deras lika stora pälsiga efterföljare som möss och näbbmussar, som tenderar att bara överleva ett eller två år i naturen.

"Vi gjorde några fantastiska och mycket överraskande upptäckter. Det ansågs vara däggdjurens nyckelegenskaper, inklusive deras varmblodighet, utvecklades ungefär samtidigt, " sa huvudförfattaren Dr. Elis Newham, forskarassistent vid University of Bristol, och tidigare Ph.D. student vid University of Southampton under den tid då denna studie genomfördes.

"Däremot, våra resultat visar tydligt att, även om de hade större hjärnor och mer avancerat beteende, de levde inte snabbt och dog unga utan ledde en långsammare, längre liv i likhet med små reptiler, som ödlor."

Att använda avancerad bildteknik på detta sätt var idén av Dr. Newhams handledare Dr. Pam Gill, Senior Research Associate vid University of Bristol och Scientific Associate vid Natural History Museum London, som var fast besluten att gå till roten av sin potential.

"En kollega, en av medförfattarna, tog bort en tand och sa till mig att de ville röntga den, eftersom det kan berätta alla möjliga saker om din livshistoria. Det fick mig att undra om vi kunde göra detsamma för att lära mig mer om forntida däggdjur, " sa Dr Gill.

Genom att skanna det fossiliserade cementet, materialet som låser fast tandrötterna i deras uttag i tandköttet och fortsätter att växa under hela livet, Dr Gill hoppades att bevarandet skulle vara tillräckligt tydligt för att bestämma däggdjurets livslängd.

För att testa teorin, ett gammalt tandexemplar som tillhörde Morganucodon skickades till Dr. Ian Corfe, från Helsingfors universitet och Finlands geologiska undersökning, som skannade den med kraftfull Synchrotron-röntgenstrålning.

"Till vår glädje, även om cementen bara är en bråkdel av en millimeter tjock, bilden från skanningen var så tydlig att ringarna bokstavligen kunde räknas, " sa Dr Corfe.

Det markerade starten på en sexårig internationell studie, som fokuserade på dessa första däggdjur, Morganucodon och Kuehneotherium, känd från jura stenar i södra Wales, STORBRITANNIEN, går tillbaka nästan 200 miljoner år.

"De små däggdjuren föll i grottor och hål i klippan, där deras skelett, inklusive deras tänder, fossiliserad. Tack vare det otroliga bevarandet av dessa små fragment, vi kunde undersöka hundratals individer av en art, ger större förtroende för resultaten än vad man kan förvänta sig från så gamla fossiler, " tillade Dr Corfe.

På resan tog forskarna cirka 200 tänder, tillhandahålls av Natural History Museum London och University Museum of Zoology Cambridge, ska skannas vid European Synchrotron Radiation Facility och den schweiziska ljuskällan, bland världens ljusaste röntgenljuskällor, i Frankrike och Schweiz, respektive.

På jakt efter ett spännande projekt, Dr. Newham tog upp detta för MSc i paleobiologi vid University of Bristol, och sedan en Ph.D. vid University of Southampton.

"Jag letade efter något stort att sätta tänderna i och det här passade mer än väl. Bara skanningen tog över en vecka och vi körde 24-timmarspass för att få allt gjort. Det var en extraordinär upplevelse, och när bilderna började komma fram, vi visste att vi var inne på något, " sa Dr. Newham.

Dr. Newham var den första som analyserade cementskikten och tog upp deras enorma betydelse.

"Vi rekonstruerade tandrötterna digitalt i 3D och dessa visade att Morganucodon levde i upp till 14 år, och Kuehneotherium i upp till nio år. Jag blev förstummad eftersom dessa livslängder var mycket längre än de ett till tre år vi förväntade oss för små däggdjur av samma storlek, " sa Dr. Newham.

"De var annars ganska däggdjurslika i sina skelett, skallar och tänder. De hade specialiserade tuggtänder, relativt stora hjärnor och hade förmodligen hår, men deras långa livslängd visar att de levde livet i mer reptiltakt än ett däggdjur. Det finns goda bevis för att däggdjurens förfäder började bli alltmer varmblodiga från senperm, för mer än 270 miljoner år sedan, men, till och med 70 miljoner år senare, våra förfäder fungerade fortfarande mer som moderna reptiler än däggdjur"

Medan deras livstakt förblev reptilisk, bevis för en mellanliggande förmåga för ihållande träning hittades i benvävnaden hos dessa tidiga däggdjur. Som en levande vävnad, ben innehåller fett och blodkärl. Diametern på dessa blodkärl kan avslöja det maximala möjliga blodflödet tillgängligt för ett djur, avgörande för aktiviteter som födosök och jakt.

Dr. Newham sa:"Vi fann att i lårbenen av Morganucodon, blodkärlen hade flödeshastigheter lite högre än hos ödlor av samma storlek, men mycket lägre än hos moderna däggdjur. Detta tyder på att dessa tidiga däggdjur var aktiva längre än små reptiler men kunde inte leva den energiska livsstilen hos levande däggdjur."