…aneb Překvapivé zjištění o „králi“ dinosaurů
Tyrannosaurus rex je pravděpodobně nejslavnějším dinosaurem a možná i jedním z nejpopulárnějších tvorů vůbec – ať žijících nebo vyhynulých. Ostatně ani já jsem neodolal, a po množství článků na tomto blogu jsem o něm v letošním roce publikoval samostatnou knihu. Jakékoliv nové informace o tomto nekorunovaném králi dinosaurů jsou vzhledem k jeho popularitě velmi žádané a médii samozřejmě masově šířené. To je také případ nového výzkumu publikovaného nedávno (letošního 1. července) v periodiku The Anatomical Record, který ukazuje, že s dosud předpokládanou anatomií lebky tyranosauridů nejspíš nebude všechno v pořádku.[1] A zároveň se potvrzuje, že o velká překvapení v dalším výzkumu tyranosauridů (i samotného druhu T. rex) rozhodně nebude nouze ani do budoucna. O jakou novinku se tedy jedná tentokrát? Výzkum anatoma Caseyho M. Hollidaye a jeho tří kolegů se zaměřil na anatomii lebek různých archosaurů – od tzv. pseudosuchů (skupiny dávno vyhynulých archosaurů) přes primitivní teropody (jako byl Herrerasaurus) až po vývojově vyspělé teropody (například tyranosauridy) a současné krokodýly i ptáky. Profesor anatomie Holliday si již dlouhou dobu lámal hlavu s tím, že v jiných hlavách, konkrétně kraniích některých dinosaurů, nejspíš nebude vše uspořádáno tak, jak se po dobu celého století vědci domnívali. Konkrétní problém představovala tzv. dorzotemporální okna, výrazné otvory v zadní části lebeční klenby dinosaurů. Pokud by totiž šlo o místa ukotvení čelistních svalů, jak se až dosud domnívala většina paleontologů, jednalo by se skutečně o zvláštní uspořádání. Svaly by se totiž mezi ukotvením na čelisti a v otvorech na svrchní straně lebky musely stočit o 90 stupňů a být protaženy podél svrchní části lebeční klenby. A to nedávalo valný smysl prakticky z žádného hlediska, funkčně morfologického, anatomického ani evolučního. Bylo třeba pátrat dál.
———
Netradiční ilustrace, zobrazující tyranosaurida daspletosaura a dvojici obřích aligatoroidních krokodýlů rodu deinosuchus, při vzájemném boji o kořist. Dorzotemporální oblast lebky tyranosaurida při pohledu pomyslnou termo-kamerou nápadně „svítí“. U většího a o několik milionů let později žijícího druhu T. rex by zřejmě obrázek vypadal stejně. Kredit: Brian Engh; web University of Missouri
———
Vědci z Univerzity v Missouri, Univerzity v Ohiu a Univerzity na Floridě dali svoje savčí hlavy dohromady a pokusili se tento problém vyřešit. Nakonec jim pomohli aligátoři a termokamera, převádějící teplo na viditelné světlo. Ukázalo se totiž, že spíše než snopce svalových vláken do této části lebky zasahovaly svazky cévního systému. Paleontolog Henry Fairfield Osborn, který druh Tyrannosaurus rex v roce 1905 formálně popsal[2], by se jistě velmi divil. K čemu ale byla taková anatomická adaptace dravému dinosaurovi vůbec dobrá? Jak je dnes již dobře známo, nejbližšími žijícími příbuznými druhohorních neptačích dinosaurů jsou dnešní ptáci a následně krokodýli. Není tedy divu, že si vědci vybrali právě krokodýly, které mohli zkoumat v zajetí a provádět u nich různá měření. Teplota těla krokodýlů a aligátorů závisí na teplotě okolního prostředí. Když tedy vědci na Floridě zkoumali tělesnou teplotu aligátorů v průběhu chladnějších period, kdy se plazi snažili zahřát, a zaznamenali zajímavou věc. Za pomoci termální kamery zaznamenali velké „horké body“ právě v místě dorzotemporálních otvorů aligátorů. Bylo tedy jasné, že v těchto místech je generováno více tepla. Naopak v průběhu horkého dne byla tato místa chladná a jakoby „vypnutá“, což dokládá dříve zjištěnou skutečnost, že aligátoři mají v těle jakýsi vnitřní termostat, který jejich tělesnou teplotu neustále upravuje. Vědci měli vše potřebné a začali zkoumat lebky fosilních obratlovců (zejména dinosaurů a krokodýlovitých plazů), aby zjistili, jak se zmíněné lebeční otvory vyvíjely v průběhu geologického času. Paleobiolog a paleontolog Lawrence Wittmer, který se zkamenělinami dinosaurů pracuje často[3], byl rovněž členem výzkumného týmu. Jeho výzkum potvrdil, že otvory na lebkách dinosaurů byly skutečně do značné míry protkány hustou sítí cév, jak ukazuje textura okolních kostí. Pracoval mimo jiné i s lebkou samotného tyranosaura, u níž v podstatě konstatoval výraznou anatomickou shodu s dorzotemporální oblastí lebky krokodýlů. Senzační objev byl tedy na světě.
———
Grafické znázornění rozložení teploty v lebce tyranosaura. Dorzotemporální oblast „svítí“ nejvíce, protože cevní systém zde sloužil jako regulátor tělesné teploty – v chladnějším období roku nebo za nocí nejspíš pomáhal udržovat mozek obřího predátora v optimálních podmínkách. Skutečná délka lebky činí asi 1,5 metru. Kredit: Brian Engh; web University of Missouri
———
Moderní technologie umožnila odhalit tajemství, které by jinak zůstalo skryto v desítky milionů let starých zkamenělinách. Ukázalo se, že tyranosauři i jim příbuzní teropodi nebyli jen efektivní zabijáci, ale měli také velmi efektivní systém údržby základních tělesných funkcí, včetně tělesné teploty celkové i specifické – například uvnitř svých obřích lebek. Stejně jako u aligátorů bychom totiž i u tyranosaurů nejspíš našli důmyslný systém kontroly tělesného tepla a jakýsi vnitřní termostat, upravující teplotu uvnitř jejich lebky. Krev plní kromě okysličování a roznosu živin po těle ještě jednu důležitou úlohu, a tou je podpůrná role údržby stálé tělní teploty a omezování jejích nežádoucích výkyvů kterýmkoliv z obou směrů. Tyranosauří krev proudící cévním systémem nejspíš ochlazovala či naopak zahřívala jejich relativně velký a výkonný mozek a udržovala jej tak za každého počasí v optimálním „pracovním“ režimu. Jak je z tohoto příkladu zřejmé, i po více než století mohou být moderní poznatky o anatomii a fyziologii současných zvířat rázným podnětem k překonání zastaralých představ. Cévy v tomto případě nahradily domnělé svaly, které by ostatně beztak nebyly potřebné. Tyranosauři měli prokazatelně jeden z nejsilnějších čelistních stisků mezi všemi suchozemskými tvory,[4] nepotřebovali tedy žádné doplňkové čelistní svaly, upnuté kdesi při svrchní straně lebeční klenby. Zato výkonný „termostat“, udržující stálou teplotu v okolí mozkovny a snad i v celém jejich těle[5], ten se u nich nepochybně dobře uplatnil. Zejména byl výhodný jako ochrana mozku proti přehřátí, protože u obřího mnohatunového zvířete[6], žijícího v relativně velmi teplém klimatu[7], bylo největším problémem patrně právě přehřívání. Není paleontologie 21. století fascinující vědou?
———
Odlitek mozkovny tyranosaura v expozici Australského muzea v Sydney, ukazující tvar a velikost mozku tohoto gigantického teropoda. Nápadné jsou velké čichové laloky v popředí, celkový objem mozku činil asi 0,4 litru. Na poměry druhohorních teropodů byl tyranosauří mozek poměrně velký a výkonný, potřeboval proto nejspíš i vlastní „termostat“. Kredit: Matt Martyniuk; Wikipedie (CC BY-SA 4.0)
———
Short Summary in English: Mighty Tyrannosaurus rex, one of the largest meat-eating dinosaurs (theropods) in the history of life on Earth, had an „air conditioner“ in its head. For about a hundred years scientists thought that the so called dorsotemporal fenestra in the skulls of theropods were filled with muscles, but new research shows that in fact they were filled with blood vessels, helping to maintain a stable head, and perhaps whole body, temperature.
———
Odkazy:
https://www.sciencedaily.com/releases/2019/09/190904125337.htm
https://www.bbc.com/news/science-environment-49595680
https://www.sciencealert.com/tyrannosaurus-rex-had-holes-in-its-head-to-help-keep-its-cool
———
[1] Casey M. Holliday, William Ruger Porter, Kent A. Vliet, Lawrence M. Witmer (2019). The Frontoparietal Fossa and Dorsotemporal Fenestra of Archosaurs and Their Significance for Interpretations of Vascular and Muscular Anatomy in Dinosaurs. The Anatomical Record, 2019; doi: 10.1002/ar.24218
[2] Osborn, H. F. (1905). „Tyrannosaurus and other Cretaceous carnivorous dinosaurs“. Bulletin of the AMNH. 21 (14): 259–265. hdl: 2246/1464
[3] Viz například odkaz https://people.ohio.edu/witmerl/lab.htm
[4] Paul M. Gignac & Gregory M. Erickson (2017). The Biomechanics Behind Extreme Osteophagy in Tyrannosaurus rex. Scientific Reports 7: 2012. doi: 10.1038/s41598-017-02161-w
[5] Barrick, Reese E.; Showers, William J. (July 1994). „Thermophysiology of Tyrannosaurus rex: Evidence from Oxygen Isotopes“. Science. New York City. 265 (5169): 222–224. doi: 10.1126/science.265.5169.222
[6] Persons, S. W.; Currie, P. J.; Erickson, G. M. (2019). „An Older and Exceptionally Large Adult Specimen of Tyrannosaurus rex„. The Anatomical Record. doi: 10.1002/ar.24118
[7] Nordt, Lee; Stacy Atchley; Steve Dworkin (2003). „Terrestrial Evidence for Two Greenhouse Events in the Latest Cretaceous.“ Baylor University, Waco (Texas). GSA Today, December 2003.
———