Уилл Данэм
29 мая (Рейтер) - У тираннозавра рекса был невероятно массивный череп - 5 футов (1,5 метра) в длину, созданный для обеспечения сокрушительной силы укуса, - но при этом нелепо крошечные передние лапы. И многие другие хищные динозавры обладали этим несочетаемым набором признаков. Так как же это произошло?
Исследователи, изучающие этот феномен, теперь задокументировали, как прочность черепа у хищных динозавров начала развиваться в первую очередь, поскольку травоядные динозавры, на которых они охотились, стали крупнее вскоре после того, как динозавры стали доминирующими наземными животными на Земле, что привело к последующему уменьшению передних лап.
Они выявили пять линий теропод - двуногой группы, включающей всех хищных динозавров, - у которых этот феномен проявился независимо, что подчеркивает эволюционные преимущества, обусловившие эти признаки.
Крошечные лапы тираннозавра рекса уже давно являются объектом восхищения, даже породив интернет-мемы, высмеивающие неспособность этого грозного хищника делать такие вещи, как хлопать в ладоши, чесать нос или отжиматься.
Динозавры впервые появились около 230 миллионов лет назад в триасовом периоде, затем доминировали на планете в последующие юрский и меловой периоды, прежде чем были обречены на вымирание ударом астероида 66 миллионов лет назад. Самые ранние тероподы имели хорошо развитые передние лапы, полезные для умерщвления добычи, но это изменилось после появления все более крупных травоядных, включая длинношеих зауроподов.
"Размер тела динозавров значительно увеличился с триаса до конца мелового периода, поэтому вполне вероятно, что увеличение размера тела побудило некоторых теропод переключиться на использование головы, а не конечностей при охоте. По сути, передние конечности стали излишними для охоты", - сказал Чарли Шерер, аспирант-палеонтолог Университетского колледжа Лондона и ведущий автор исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the Royal Society B.
"Естественный отбор будет действовать на признаки, которые позволяют животному выживать и процветать в своей экосистеме. Если это означает жертвовать размером передних лап ради более сильной головы, которая является основным оружием животного, то, скорее всего, так и произойдет", - сказал Шерер.
Исследователи создали новую методологию для количественной оценки прочности черепа на основе таких признаков, как размеры черепа, сила укуса, форма зубов и модели сращения костей черепа. Тираннозавр, живший в Северной Америке в меловом периоде, получил самый высокий балл, за ним следует Tyrannotitan из мелового периода Южной Америки.
ТЕСНАЯ СВЯЗЬ
Исследователи обнаружили, что прочность черепа была тесно связана с редукцией передних конечностей.
Линии теропод, у которых наблюдался этот феномен: тираннозавры, включая тираннозавра; кархародонтозавры, включая кархародонтозавра из мелового периода Африки; мегалозавры, включая мегалозавра из юрского периода Англии; цератозавры, включая цератозавра из юрского периода Северной Америки и Европы; и абелизавры, включая абелизавра из мелового периода Южной Америки.
Эти линии включали высших хищников, которые полагались на большой размер тела и мощные челюсти, чтобы справляться с различными типами крупных травоядных динозавров, включая зауроподов, рогатых динозавров, бронированных динозавров и утконосых динозавров.
Одним из самых ранних теропод, у которых проявился этот феномен, был Eoabelisaurus, живший в юрском периоде Южной Америки около 170 миллионов лет назад.
Некоторые линии крупных теропод сохранили длинные и сильные передние лапы. К ним относятся такие динозавры, как спинозавр из мелового периода Африки и мегараптор из мелового периода Южной Америки.
У этих теропод "невероятно большие и подвижные передние лапы для их размера тела, что предполагает более заметную роль в охоте по сравнению с чем-то вроде тираннозавра рекса", - сказал Шерер.
Мелкие тероподы также сохранили полезные передние лапы, включая линию, которая привела к появлению птиц.
Что касается таких теропод, как тираннозавр, ученые не уверены, какую функцию выполняли маленькие лапы. У тираннозавра были уменьшены не только длина и сила передних лап, но и на кистях осталось только два пальца.
"Возможно, они ничего ими не делали - они были просто бесполезны. Это поднимает вопрос: почему у них были крошечные лапы, а не полное их отсутствие? Если крошечные лапы все еще есть, то возможно, что они все еще сохраняют какую-то функцию, о которой мы не знаем", - сказал Пол Апчерч, палеонтолог из Университетского колледжа Лондона и соавтор исследования.
"Однако для меня это маловероятно, и я думаю, что здесь происходит что-то другое", - сказал Апчерч.
Когда анатомическая структура перестает быть полезной, генетические изменения могут привести к ее редукции, чтобы животное не тратило энергию и ресурсы на создание того, что ему не нужно, сказал Апчерч.
"Но мы знаем, что генетика сложна, и очень часто гены выполняют более одной роли. Например, ген может участвовать в создании структуры, которая животному больше не нужна, но тот же самый ген может также делать что-то в другой части тела, которая животному все еще нужна. Это означает, что ген сохраняется, потому что он все еще делает что-то полезное, поэтому бесполезная структура сохраняется в редуцированной форме, а не исчезает полностью", - сказал Апчерч.
(Репортаж Уилла Данэма из Вашингтона; редактирование Дэниела Уоллиса)