Сколько на самом деле жили тираннозавры? Новая модель роста опровергает данные 2004 года

Считалось, что Tyrannosaurus rex был животным с экстремально быстрым метаболизмом и ростом. Согласно гипотезе, король мелового периода набирал свою массу в 8-9 тонн всего за два десятилетия, проходя через короткую, но интенсивную фазу взрывного роста в подростковом возрасте. При этом, редко какой особи давали больше 30 лет жизни.

Новое масштабное исследование, опубликованное в рецензируемом журнале PeerJ, гипотезу пересмотрело. Группа ученых под руководством Холли Вудворд провела самый детальный на сегодняшний день анализ микроструктуры костей тираннозавров. Использовав методы, которые ранее игнорировались или считались избыточными, авторы доказали: мы ошибались в подсчетах возраста этих животных. Тираннозавры росли гораздо спокойнее, их развитие было растянуто во времени, а физической зрелости они достигали лишь к 35-40 годам.

Это открытие заставляет пересмотреть биологию крупнейших хищников планеты, их стратегии выживания и структуру древних экосистем.

Проблема «пропущенных страниц» в костной летописи

Чтобы определить возраст динозавра, палеонтологи используют методы скелетохронологии. Кости многих позвоночных растут циклично: в благоприятные сезоны ткань откладывается быстро, а в неблагоприятные (например, засуха или холод) рост замедляется или останавливается. Эти остановки оставляют следы, называемые линиями задержки роста. Подсчет этих линий на поперечном срезе кости позволяет определить возраст животного, подобно тому как подсчет колец на спиле дерева говорит о его возрасте.

Однако этот метод по своему сложный. По мере взросления животного кость перестраивается: внутренняя полость расширяется, уничтожая ранние кольца роста, а внешние слои у старых особей становятся настолько плотными, что линии сливаются. В результате значительная часть истории жизни особи оказывается стертой.

Предыдущие модели роста, в частности, каноническая работа Грегори Эриксона 2004 года, строились на упрощениях. Исследователи часто использовали неполные данные или игнорировали сложные структуры в костной ткани, считая их незначительными отклонениями. Команда Холли Вудворд решила исправить это, собрав выборку из 17 особей T. rex разного возраста и применив новые протоколы визуализации.

Скрытые годы: что показал поляризованный свет

Главным технологическим прорывом нового исследования стало использование микроскопии в циркулярно поляризованном свете. Традиционно срезы костей изучают в обычном проходящем свете, где хорошо видны явные линии остановки роста. Но существует и другой тип меток — так называемые кольцевые зоны. Это участки кости, где ткань откладывалась медленнее, чем обычно, но рост не прекращался полностью. В обычном свете эти зоны часто невидимы или сливаются с окружающим фоном.

Авторы исследования обнаружили, что если посмотреть на срез кости через поляризационные фильтры, эти невидимые зоны начинают светиться. Это происходит из-за того, что волокна коллагена в периоды медленного роста укладываются более упорядоченно и параллельно друг другу, что меняет их оптические свойства (анизотропия).

В итоге то, что в предыдущих работах считалось одним годом бурного роста (широкая зона между двумя видимыми линиями), на самом деле часто оказывалось периодом в два или три года. Скрытые метки, видимые только в поляризованном свете, разделили периоды роста на более короткие отрезки. Это означает, что животное росло не непрерывно и быстро, а ступенчато и гораздо медленнее.

Вторым важным изменением стала интерпретация «мультиплетов». Мультиплеты — это группы из нескольких близко расположенных линий роста. Ранее палеонтологи часто считали такую группу следом одного года, в течение которого животное испытывало несколько стрессов (болезнь, нехватка пищи). Новое статистическое моделирование показало, что математически более достоверной является модель, где каждая линия в такой группе считается за отдельный год. Это существенно увеличило предполагаемый возраст многих изученных экземпляров.

Новая кривая роста: марафонская дистанция

Объединив данные по всем 17 особям и применив сложные алгоритмы для восстановления утраченных ранних лет (тех самых, что исчезли из-за расширения костномозговой полости), ученые построили обновленную кривую роста Tyrannosaurus rex.

Различия со старой моделью были полными:

1. Снижение скорости роста. Максимальная скорость набора массы в пиковый период (так называемая точка перегиба) составила около 360 килограммов в год. Для сравнения, предыдущие модели оценивали этот показатель в 550 килограммов и выше.
2. Позднее взросление. Согласно старым данным, T. rex переставал расти к 20-25 годам. Новые данные отодвигают этот порог на 15 лет. Хищники продолжали расти и формироваться вплоть до 35-40 лет.
3. Затяжное детство. Исследование выявило очень длительный период подросткового развития. Прежде чем начать финальный рывок к гигантским размерам, молодые тираннозавры долгое время оставались в средней весовой категории.

Эта информация говорит о высокой биологической пластичности вида. Тираннозавры не были запрограммированы на рост с фиксированной скоростью. Напротив, они могли гибко подстраивать темпы своего развития под условия окружающей среды: замедляться в голодные годы (формируя тесные группы линий-мультиплетов) и ускоряться при изобилии ресурсов. Такая стратегия позволяла им выживать в нестабильном климате позднего мела.

Статистический тупик и загадка Nanotyrannus

Исследование также затронуло одну из самых горячих дискуссий в современной палеонтологии: существует ли карликовый вид тираннозаврид Nanotyrannus, или же все мелкие экземпляры — это просто юные T. rex?

В выборку исследования попали два спорных экземпляра из музея Burpee (кодировки BMRP 2006.4.4, известный как «Джейн», и BMRP 2002.4.1). Сторонники гипотезы единого вида утверждают, что это подростки в фазе активного роста. Однако гистологический анализ показал обратное.

Эти особи демонстрируют слишком низкие темпы роста для своего возраста, если считать их тираннозаврами. При попытке включить их данные в общую математическую модель T. rex, качество модели резко падает: доверительные интервалы (показатель неопределенности) расширяются настолько, что модель теряет предсказательную силу. Говоря простым языком, эти два экземпляра статистически несовместимы с остальной популяцией тираннозавров.

Авторы исследования осторожны в выводах, но предлагают два варианта объяснения:

1. Разные виды. Эти экземпляры действительно принадлежат к другому таксону (например, к валидному роду Nanotyrannus), который генетически запрограммирован на более медленный рост и меньшие размеры.
2. Патология. Это тираннозавры, но с аномалиями развития. Возможно, они страдали от хронических болезней или жили в условиях экстремального дефицита ресурсов, что затормозило их развитие.

Независимо от причины, факт остается фактом: их профиль роста не совпадает с профилем типичного T. rex, что дает серьезные аргументы сторонникам разделения видов.

Половое созревание: разрыв связи с ростом

Еще один важный вывод работы касается репродуктивной биологии. Ранее считалось, что наступление половой зрелости у динозавров совпадает с точкой перегиба кривой роста — моментом, когда скорость набора массы максимальна, после чего начинает снижаться. Эту логику часто переносили на вымерших животных, основываясь на данных о современных птицах и млекопитающих.

Вудворд и коллеги провели ревизию этого утверждения и обнаружили, что оно не имеет под собой твердой основы. У современных животных связь между пиком роста и началом размножения крайне вариативна. Более того, само положение точки перегиба зависит от того, как именно мы считаем рост (в килограммах в год или в процентах от массы тела).

Исследователи пришли к выводу, что определять возраст полового созревания тираннозавров, опираясь только на кривую роста, некорректно. Хищники могли начинать размножаться задолго до достижения максимальных размеров, или, наоборот, только после полного завершения роста. Никаких надежных гистологических маркеров для этого события в костях не обнаружено.

Значение для науки

Работа Вудворд, Мирволда и Хорнера — это пример того, как развитие технологий анализа меняет наши представления о прошлом без новых раскопок. Просто взглянув на уже известные кости через призму новой методики и применив более строгую статистику, ученые удлинили жизнь самого известного динозавра на полтора десятилетия.

Tyrannosaurus rex был долгожителем, способным переживать трудные времена, замедляя свой метаболизм, и медленно, но верно идущим к вершине пищевой цепи. Это делает его биологически более сложным и адаптивным существом, чем предполагали упрощенные модели прошлого.

Источник: Paleontology and Evolutionary Science