Палеонтологи установили причину непропорционально маленьких передних лап у тираннозавра и других крупных хищных динозавров. Математические расчеты продемонстрировали, что уменьшение размеров конечностей не являлось генетической мутацией или следствием роста тела. В процессе эволюции челюсти и череп этих хищников стали настолько большими и сильными, что полностью обеспечивали захват и уничтожение крупной добычи, что привело к ослаблению и уменьшению передних конечностей из-за отсутствия необходимости в их использовании.
Изображение тираннозавра рекса, с его массивной челюстью и непропорционально маленькими передними лапами, на протяжении многих лет вызывает насмешки. Но аналогичные редуцированные конечности независимо развились и у других крупных теропод, в частности, у динозавров из семейств абелизаврид и кархародонтозаврид. Ранее ученые объясняли это явление принципом «отрицательной аллометрии», полагая, что стремительный рост массы тела у этих видов в ходе эволюции опережал развитие их конечностей.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the Royal Society B, чтобы подтвердить выдвинутую гипотезу, была собрана база данных, включающая информацию о 85 видах нептичьих теропод. Для оценки прочности черепа был разработан оригинальный математический критерий — индекс прочности черепа (CRS). В формуле учитывались такие параметры, как соотношение высоты и длины головы, форма зубов, степень срастания костей черепа и расчетная сила укуса животного. После этого исследователи определили пропорции передних конечностей относительно размера черепа и проанализировали большой объем данных с использованием филогенетических моделей, которые отражают миллионы лет эволюции.
Установлено, что снижение числа конечностей связано с показателем прочности черепа. Уменьшение конечностей происходило в результате конвергентной эволюции как минимум в пяти различных родах хищных динозавров-теропод.
Решающим фактором оказалась экологическая конкуренция. Завроподы, травоядные динозавры, постоянно увеличивались в размерах, что вынуждало хищников корректировать свои стратегии охоты. Они отказались от способа захвата добычи с помощью передних конечностей и направили всю энергию и мышечную силу в шею и челюсти, трансформировав череп в основное средство охоты. Поскольку голова начала выполнять всю работу во время схватки, конечности потеряли свою функциональность и в процессе эволюции уменьшились, чтобы не препятствовать хищнику и не расходовать дополнительные ресурсы организма.
Несмотря на выявленные отклонения, теория аллометрии не была полностью дискредитирована. Спинозавры, употреблявшие в пищу рыбу, превосходили тираннозавров в размерах, но их удлиненные челюсти, напоминающие крокодильи, имели незначительную прочность на разрыв (CRS) и были непригодны для перемалывания костей. Поскольку череп не был предназначен и не нуждался в способности перекусывать крупную добычу, спинозавры сохранили большие и мощные лапы с когтями. Подобная ситуация наблюдалась и у гигантских травоядных тероподов (например, теризинозавров), которые достигали огромных размеров, но их лапы оставались удлиненными, а череп – не столь массивным.
Авторы статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society B, исследователи подчеркивают, что тираннозавр не являлся безусловным лидером по величине лап. Наименьшие, почти утраченные конечности принадлежали маюнгазавру. Его предки развивались на протяжении 113 миллионов лет, что предоставило лапам больше времени для уменьшения до минимально возможного размера. Тираннозавриды прошли этот же путь, но значительно быстрее – всего за 15 миллионов лет.
Полученные данные свидетельствуют о том, что небольшие передние конечности крупных хищников, населявших Землю в меловом периоде, не являлись результатом эволюционных ошибок, а представляли собой адаптацию к окружающей среде. Эти хищники настолько отточили свою технику укуса, что передние конечности утратили свою функциональность и превратились в рудимент.