У березні команда палеонтологів у журналі повідомила, що хижі динозаври спінозавриди здебільшого вели водний спосіб життя. Вчені дійшли цього висновку, проаналізувавши щільність їхніх кісток, а також кількох сотень інших хребетних. Через три тижні з'явився препринт з критикою цього дослідження, автори якого закликали колег не поспішати з висновками. Але ті не здалися, написали детальну відповідь своїм опонентам - і залишилися при своїй думці. Давайте розберемося, на яких підставах перші палеонтологи визнали спінозаврид водними динозаврами, що збентежило других і які взагалі можуть бути варіанти вирішення їх спору.
Спінозаврид () легко відрізнити від інших нептичих теропод - у них довгі щелепи, як у крокодилів, і конічні зуби. Ці ознаки вказують на те, що харчувалися ці тварини в основному рибою. І риб'ю лушкую в їхніх шлунках дійсно знаходили, хоча не гребували спінозавриди та іншими хребетними: молодими динозаврами і птерозаврами.
Спочатку палеонтологи схилялися до того, що спінозавриди жили на узбережжях і рибалили з берега або на мілководді. Однак у 2010 році вчені показали, що ізотопний склад кисню в зубній емалі у спінозаврид був схожий з таким у тварин, які більшу частину часу проводили у воді.
Це було дуже дивно. Водний спосіб життя не характерний для непотрібних динозаврів, не рахуючи невеликого хижого динозавра хальшкараптора () - але все ж і його не можна назвати по-справжньому водним: очевидно, він був екологічним аналогом сучасних качок крихалів. Крім того, в будові скелета спінозаврид не було навіть натяку на адаптацію до водного способу життя.
Це дозволилося, коли вчені виявили новий скелет спінозавра (), а пізніше і його хвіст. Ці знахідки показали, що кістки біля спінозавра були щільними, задні кінцівки - короткими, щоб зручніше плавати, а остисті відростки хвостових хребців формували подобу плавника. Все це вказувало на те, що як мінімум один зі спінозаврид був водним - хоча деякі вчені, незважаючи на нові дані, вважають, що форма тіла спінозавра не дозволяла йому бути хорошим плавцем, а розташування ніздрей і очниць суперечить водному способу життя.
Будова кісток може чимало розповісти про спосіб життя давно вимерлих тварин. У водних тварин кістки обважнені або за рахунок остеосклерозу (не плутати з патологічним станом у людей!) - заповнення кістномозкової порожнини кістковою тканиною, або за рахунок пахіостозу - втовщення зовнішньої частини кістки, або за рахунок і того, і іншого в разі пахіостеосклерозу. Щільні кістки служать водним тваринним баластом, а палеонтологам - достатньою підставою для того, щоб записати їх власника у водні тварини. Хоча у активних плавців - наприклад, китів або іхтіозаврів - кістки, навпаки, губчасті, тобто не такі щільні. Але про те, що вони ведуть або вели водний спосіб життя, однозначно говорить будова скелета. У спінозавра кістки обважнені за рахунок остеосклерозу, але як іде справа в інших?
Палеонтологи на чолі з Маттео Фаббрі (Matteo Fabbri) з Філдовського музею природничої історії в Чикаго проаналізували щільність кісток трьох представників спінозаврид: спінозавра, баріонікса () і позазамога (). Інші спінозавриди (а всього їх відомо не менше десятка) в аналіз не потрапили - на жаль, їх залишки занадто фрагментарні.
Палеонтологи також досліджували кістки та інших хребетних: всього у вибірку потрапили стегнові кістки 200 таксонів і ребра 174 таксонів сучасних і вимерлих хребетних, серед яких динозаври (включаючи птахів), птерозаври, крокодили, іхтіозаври, завроптерігії, мозазаври і ссавці. Це на нинішній день найбільший огляд щільності кісток у різних таксонів. Такий широкий огляд вчені зробили для того, щоб зайвий раз переконатися, що щільність кісток дійсно пов'язана з водним способом життя. Цей зв'язок вони підтвердили: щільні кістки характерні для водних тварин, яким не потрібно швидко плавати. Інформацію про будову кісток вчені отримували за допомогою шліфів (тонких зрізів) або комп'ютерної томографії, а потім розраховували показник щільності кісток, використовуючи програму Bone Profiler.
Кістки спінозавра очікувано вказали на водний спосіб життя цього динозавра: показник щільності стегна спінозавра виявився рівний 0,968, а ребра - 0,931, що можна порівняти з щільністю кісток примітивних китів (які ще не були активними плавцями) і вимерлих морських рептилій. Разом з тим - і це вже несподіваний результат - порівняно високою виявилася також щільність кісток ще одного члена сімейства, баріонікса: 0,876 і 0,921 у стегна і ребра відповідно. А у позику, який анатомічно практично ідентичний баріоніксу, щільність кісток виявилася, навпаки, низькою, тобто він не був пристосований до пірнання.
Фаббрі і його колеги прийшли до висновку, що водний спосіб життя був спочатку характерний для всього сімейства спінозаврид, так як філогенетичний аналіз з урахуванням даних про спосіб життя показав, що спінозавриди стали водними незабаром після своєї появи. Аналіз також показав, що позик їм розлучився з кар'єрою пірнальника і став рибалити з берега або на мілководді.
Через три тижні після того, як Фаббрі з колегами опублікували свої результати і їх інтерпретацію, на сайті bceRxiv з'явився препринт з критикою цього дослідження. Перший автор цієї роботи - Натан Мірвольд (Nathan Myhrvold). Це досить цікавий персонаж: Мірвольд, математик і фізик за освітою, у 80-ті запустив стартап, який швидко купила Microsoft, де він потім пропрацював 13 років на різних керівних позиціях і заснував Microsoft Research. При цьому він ніколи надовго не розлучався з наукою: Мірвольд вже досить давно займається палеонтологічними дослідженнями, а також планетологією і кліматологією. Інші автори препринту - палеонтологи і біологи з США, Іспанії та Канади, в тому числі відомий палеонтолог Пол Серено (Paul C. Sereno) з Чиказького університету.
Ось що, серед іншого, не так з роботою групи Фаббрі, вважають їхні критики:
- У всіх трьох спінозаврид, яких розглядали вчені, шийні хребці, а також хребці в підставі хвоста пневматизовані, тобто мають порожнини, заповнені повітрям. Пневматизація невигідна водним організмам, а значить, є підстави вважати, що і спінозавр, і баріонікс, і позик їм не так вже тісно були пов'язані з водоймами
- Критики визнали, що група Фаббрі недооцінила щільність стегнової кістки позику, оскільки при перетворенні фотографії зрізу в чорно-білий знімок загубилася значна частина кісткової тканини. Тобто насправді кістки позіму могли бути досить щільними.
- Також вони звернули увагу колег на те, що ті проігнорували досить велику кістномозкову порожнину в стегновій кістці іншого екземпляра спінозавра. Вона явно повинна знижувати щільність цієї кістки.
- Крім того, найвища щільність кісток у вибірці - у вимерлих таксонів. А це, вважають Мірвольд з колегами, ставить під сумнів передбачувальну силу методу групи Фаббрі.
- Зрештою, Мірвольду і його співавторам не сподобалося визначення водного способу життя. Водні тварини, за загальноприйнятим визначенням, повинні мати адаптації, які значно обмежують їхнє життя на суші - наприклад, плавники замість лап. А інших тварин, пов'язаних з водним середовищем, - які видобувають у річках і морях їжу або використовують водойми як притулок - називають напіввідними, незалежно від кількості часу, який вони проводять у воді, або того, як добре вони вміють пірнати.
Gustavo Monroy-Becerril / Wikimedia Commons / CC BY-SA 4.0