….aneb Dinosauří endotermie podruhé
O otázce teplokrevnosti neptačích druhohorních dinosaurů jsem již na blogu psal před několika lety. Od té doby se toho v názoru na problematiku „až tak moc“ nezměnilo, to však platilo jen do minulého týdne. Nyní byla totiž publikována vědecká studie, která by mohla vnést do této fascinující a důležité problematiky přece jen trochu víc světla. Ten příběh je dlouhý a dnes již obecně známý – v polovině minulého století se na dinosaury pohlíželo jako na pomalá, studenokrevná stvoření, podobající se aktivitou a metabolismem spíše dnešním ještěrům, než aktivním ptákům a savcům. Tento zastaralý a neudržitelný pohled byl pak v éře tzv. dinosauří renesance zcela zvrácen a dnes máme před očima obraz dinosaurů poplatný Jurskému parku – jde o rychle se pohybující, aktivní zvířata podobná spíše velkým savcům než plazům dnešního světa. Mnozí paleontologové však již v 90. letech varovali, že tento pohled je pouze opačným extrémem a že bychom neměli v analogiích mezi metabolismem neptačích dinosaurů a teplokrevných ptáků a savců zacházet příliš daleko. Koneckonců, tělo vážící například 80 tun je něčím, s čím se dnes u suchozemských obratlovců nemáme šanci reálně setkat. Také obří suchozemský dravec o velikosti slona už naši planetu nějakých 66 milionů let neobývá. Jak tedy můžeme vědět, že dinosauři byli opravdu teplokrevní v tom pravém slova smyslu? A není náhodou ona debata o studenokrevnosti/teplokrevnosti přílišným zjednodušením poněkud komplexnějšího fyziologického problému? Zcela nová studie nyní přichází s odlišným pohledem a možná i trochu překvapivým řešením problému. Jak už to ale bývá, nejde o nic radikálně nového – spíše jen představuje trochu jiný úhel pohledu na mnohem dříve známou a mnohými předpokládanou skutečnost. Odpovědí na otázku z úvodu by totiž mohla být tzv. mezotermie.
Vědci se pokoušeli odpovědět na danou otázku za pomoci různých přístupů – srovnáním s dnešními zvířaty, výzkumem růstových kruhů na průřezu dlouhých kostí dinosaurů, studiem jejich tělesného pernatého pokryvu, odhadováním počtu poměru zastoupení dravců a býložravců v ekosystémech nebo odhadem rychlosti jejich růstu. Žádný definitivní nebo konečný výsledek se ale zatím nedostavil. O průlom v pohledu na metabolismus dinosaurů se nyní snaží John Grady z Univerzity v Novém Mexiku a jeho tým, který je podepsán pod studií nazvanou Evidence for mesothermy in dinosaurs („důkazy pro mezotermii u dinosaurů“), otisknutou v periodiku Science. Grady s kolegy shromáždili údaje o rychlosti růstu u 381 druhů živočichů (současných i vyhynulých), z toho 21 dinosaurů, 6 pravěkých krokodýlů a dokonce i pravěkého žraloka. Vynechán přitom nebyl ani varan komodský, Tyrannosaurus nebo plejtvák obrovský. U každého druhu byla velmi přesně odhadnuta hmotnost, rychlost růstu a aktivita metabolismu, přičemž v mnoha případech nová studie upravila a přehodnotila starší údaje. A výsledek pro neptačí dinosaury? Zjednodušeně řečeno, ti se nachází téměř přesně mezi dnešními aktivními teplokrevnými savci a studenokrevnými plazy. Nedokázali zřejmě aktivně regulovat svoji tělesnou teplotu tak dobře, jako to umí dnešní psi nebo žirafy; dokázali to však lépe než současní hadi a ještěři. Z hlediska tělesné teploty a jejího udržování se tak dinosauři podobali spíše zvláštním přírodním úkazům, jakým je žralok lidožravý, tuňák nebo mořské želvy kožatky. Tito tvorové jsou v podstatě studenokrevní, ale jejich svaly dokážou usilovnou prací krev zahřát a tito zástupci paryb, ryb a plazů pak nejsou studenokrevní v tom pravém slova smyslu.
———
Rychlost růstu a metabolismu jednotlivých skupin obratlovců na evolučním stromu života. Dinosauři spadají podle výsledků nové studie kamsi mezi současné obratlovce ektotermní („studenokrevné“) a endotermní („teplokrevné“). Proti závěrům výzkumu už se ale objevují četné kritické ohlasy. Kredit: John Grady
———
Zmiňovaný tuňák například dokáže ohřát svoji krev natolik, že jeho tělesná teplota je pak až o 14 °Celsia vyšší než teplota okolní vody. Teplo vytváří vlastním metabolismem, ale neudrží teplotu na jednom fixním bodě (jako to dokážeme my s našimi 37 °C). Tuto schopnost studenokrevných tvorů zahřát svoje tělo a teplotu si dlouhodobě udržet nazývá Grady mezotermií („střední teplotou“). Dalším podobným příkladem je dokonce i zástupce primitivních savců – totiž australský ptakořitný (vejcorodý) rod ježura. U ježur se teplota těla pohybuje okolo 31 °C, jejich tělesný „termostat“ však povolí i rozptyl až o pro nás nepředstavitelných 10°C oběma směry. Nějak podobně na tom mohli být i neptačí dinosauři. O tom, že všichni dinosauři nebyli klasickými teplokrevnými tvory ve stylu velkých placentálních savců, nás snadno přesvědčí například hřbetní „plachta“ severoafrického spinosaura nebo ouranosaura. Ta byla téměř s jistotou prostředkem k regulaci tělesné teploty, podobně jako již mnohem dříve u některých mladoprvohorních pelykosaurů. Největším problémem je však ohromný rozptyl velikostí a anatomických rozdílů mezi různými skupinami dinosaurů. Mezotermie by mohla vyhovovat jako vysvětlení pro některé, určitě ale ne všechny. Nezapomínejme, že mezi neptačí dinosaury řadíme sauropody těžké jako lokomotiva i opeřené trpaslíky o velikosti vrány. Někteří navíc žili v oblastech s tropickým podnebím, jiní v chladných polárních oblastech. Drobní dinosauři byli opeření a mohli žít i v norách, velcí nikoliv. Někteří dinosauři dokonce žili značnou část života ve vodě (obojživelní spinosauridi), o ekologii mnoha dalších zatím nemáme ani ponětí. Je tedy jisté, že metabolismus a fyziologie jednotlivých skupin dinosaurů musely být odlišné. Grady si nicméně myslí, že většinu dinosaurů můžeme zařadit do oné škatulky mezotermů, které odpovídá i množství dnešních živočichů – od paryb až po savce. Překvapivým zjištěním bylo, že dokonce i opeřený „prapták“ archeopteryx vycházel z modelu jako mezoterm. Podle výpočtů potřeboval k dokončení růstu celé dva roky, zatímco dnešní draví ptáci jsou dospělí již například za 6 týdnů. Ačkoliv byl tedy opeřen jako moderní ptáci, využíval bavorský „prapták“ podstatně méně energie a blížil se v tomto směru spíše aktivnějším plazům než svým ptačím příbuzným. Otázka tedy nestojí tak, zda byli nebo nebyli druhohorní dinosauři teplokrevní, ale kdy v průběhu vývoje se u nich objevila vysoká aktivita a rychlost průběhu metabolických procesů, tak typická pro jejich dnešní potomky?
Tato problematika tedy stále zůstává nevyjasněná, ale přece jen se po malých krůčcích blížíme k jejímu konečnému vysvětlení. Mohla by mezotermie objasnit dokonce i extrémně dlouhou dobu nadvlády dinosaurů nad pevninami naší planety? Možná ano. Mezotermové dokážou krátkodobě výrazně navýšit svalovou aktivitu, zahřát se a tím zrychlit metabolismus i nervovou činnost. Díky tomu mohou v případě potřeby rychle přejít z jakéhosi letargičtějšího stavu například na režim velmi aktivního a rychle reagujícího lovce (nebo naopak býložravce, který svižně utíká před nebezpečím). Například mořská ryba mečoun dokáže podobně zahřát vlastní mozek a oči, aby zvýšil své šance na úspěch při lovu. Pokud něco podobného dokázali i dinosauři, mohlo by to vysvětlovat jejich schopnost držet na uzdě evoluční radiaci savců po dobu fantasticky dlouhých 150 milionů let. Snad by se tak daly vysvětlit i gigantické bezprecedentní rozměry některých dinosaurů. Plně endotermní živočichové by pro růst do rozměru sauropodů potřebovali neúměrně značný a stálý přísun živin, proto ani chobotnatci nebo indrikotéria zřejmě nikdy do velikosti sauropodů nedorostli. Mezotermie omezuje nutnost spotřeby živin a velikostní limit pro takto fyziologicky vybaveného živočicha je podstatně velkorysejší. Jak už ale bylo řečeno, u tak velkých tvorů mohl fungovat metabolismus ještě úplně jinak, snad způsobem, jaký si dnes neumíme zatím ani představit. Koneckonců, již pár dní po vydání studie se dle očekávání objevila kritika z řad zoologů i paleontologů. Mezi nejčastější námitky patří konstatování, že založit tak dalekosáhlé závěry na pouhých srovnáváních rychlosti růstu různých druhů je zavádějící a nepřesné. Další konstruktivní námitka pak směřuje na samotný termín „mezotermní“ – ten je totiž technicky používán v botanice, přičemž v zoologii nedává valný smysl. Kritikové také konstatují, že podle výsledků studie není třeba zavádět novou kategorii, protože dinosauři z ní stále vycházejí jako endotermové – tedy živočichové, kteří si za jistých podmínek dokážou sami vyrábět tělesné teplo.
———
Odkazy:
http://phenomena.nationalgeographic.com/2014/06/12/dinosaurs-tuna-great-whites-echidnas/
http://www.bbc.com/news/science-environment-27794723
http://www.sci-news.com/paleontology/science-dinosaurs-cold-warm-blooded-01985.html
http://www.sciencemag.org/content/344/6189/1268
———