Горячий тираннозавр и хладнокровный стегозавр: химические подсказки раскрывают метаболизм динозавров

На протяжении десятилетий палеонтологи спорили, были ли ы теплокровными, как современные млекопитающие и птицы, или хладнокровными, как современные рептилии. Знание того, были ли динозавры теплокровными или хладнокровными, может дать нам подсказки о том, насколько они были активны и какова была их повседневная жизнь, но методы определения их теплокровности или хладнокровности — насколько быстро их мог превращать кислород в энергию — были безрезультатны. Но в новой статье в Природаученые представляют новый метод изучения скорости метаболизма динозавров, используя подсказки в их костях, которые показывают, сколько дышали отдельные животные в последний час своей жизни.


«Это действительно волнует нас, как палеонтологов — вопрос о том, были ли динозавры теплокровными или хладнокровными, является одним из старейших вопросов в палеонтологии, и теперь мы думаем, что пришли к единому мнению, что большинство динозавров были теплокровными». — говорит Ясмина Виманн, ведущий автор статьи и научный сотрудник Калифорнийского технологического института.

«Новый прокси, разработанный Ясминой Виманн, позволяет нам напрямую делать выводы о метаболизме у вымерших организмов, о чем мы только мечтали всего несколько лет назад. но никогда не тестировался напрямую», — говорит Маттео Фаббри, научный сотрудник Полевого музея в Чикаго и один из авторов исследования.

Люди иногда говорят об обмене веществ с точки зрения того, как легко кому-то оставаться в форме, но по своей сути «обмен веществ — это то, насколько эффективно мы преобразуем кислород, которым мы дышим, в химическую энергию, которая подпитывает наше тело», — говорит Виманн, который связан с Йельским университетом и Музеем естественной истории округа Лос-Анджелес.

Животные с высокой скоростью метаболизма эндотермичны или теплокровны; теплокровные животные, такие как птицы и млекопитающие, потребляют много кислорода и должны сжигать много калорий, чтобы поддерживать температуру тела и оставаться активными. Холоднокровные или экзотермические животные, такие как рептилии, меньше дышат и меньше едят. Их образ жизни менее энергетически затратен, чем у теплокровных животных, но за это приходится платить: хладнокровные животные зависят от внешнего мира, чтобы поддерживать температуру своего тела, необходимую для функционирования (как ящерица, греющаяся на солнце). и они, как правило, менее активны, чем теплокровные существа.

Поскольку птицы были теплокровными, а рептилии — хладнокровными, динозавры оказались в центре спора. Птицы — единственные динозавры, которые пережили массовое вымие в конце мелового периода, но динозавры (и, соответственно, птицы) технически являются рептилиями — кроме птиц, их ближайшими живыми родственниками являются крокодилы и аллигаторы. Так что делает динозавров теплокровными или хладнокровными?

Ученые пытались определить скорость метаболизма динозавров на основе химического и остеогистологического анализа их костей. «В прошлом люди изучали кости динозавров с помощью изотопной геохимии, которая в основном работает как палеотермометр», — говорит Виманн. Исследователи изучают минералы в окаменелостях и определяют, при каких температурах эти минералы будут формироваться. подход, и он был действительно революционным, когда он появился, и он продолжает давать очень интересные сведения о физиологии вымерших животных.Но мы поняли, что мы еще не совсем понимаем, как процессы окаменения изменяют изотопные сигналы, которые мы улавливаем. , поэтому трудно однозначно сравнивать данные окаменелостей с современными животными».

Еще один метод изучения метаболизма — скорость роста. «Если вы посмотрите на поперечное сечение костной ткани динозавра, вы увидите ряд линий, похожих на годичные кольца деревьев, которые соответствуют годам роста», — говорит Фаббри. «Вы можете посчитать линии роста и расстояние между ними, чтобы увидеть, как быстро рос динозавр. Ограничение зависит от того, как вы преобразуете оценки скорости роста в метаболизм: рост быстрее или медленнее может иметь больше общего со стадией жизни животного, чем с его метаболизмом, например, как мы растем быстрее, когда мы молоды, и медленнее, когда мы старше».

Новый метод, предложенный Виманном, Фаббри и их коллегами, не учитывает минералы, присутствующие в костях, или скорость роста динозавра. Вместо этого они рассматривают один из самых основных признаков метаболизма: использование кислорода. Когда животные дышат, образуются побочные продукты, которые реагируют с белками, сахарами и липидами, оставляя после себя молекулярные «отходы». Эти отходы чрезвычайно стабильны и нерастворимы в воде, поэтому они сохраняются в процессе окаменения. Он оставляет после себя записи о том, сколько кислорода вдыхал динозавр и, следовательно, скорость его метаболизма.