November 13 , 2016:

by Vladimir Socha

…teď možná odpoví Sue

Otázka účelu a funkce tyranosaurových zakrnělých předních končetin není tak stará, jak by si leckdo mohl myslet. Dlouho totiž nebylo známo, jak vlastně vypadaly a jaká byla jejich velikost. Když byl Tyrannosaurus rex v roce 1905 vědecky popsán, z předních končetin se dochovaly pouze fragmenty kosti pažní (humeru), což přesnou představu nedávalo (i když proporcionálně už bylo jasné, že „paže“ byly u tohoto teropoda poměrně malé a krátké).[1] V roce 1915 nechal Henry Fairfield Osborn, ředitel Amerického přírodovědeckého muzea a muž, který tyranosaura formálně popsal, smontovat kostru v expozici s tříprstými prackami, podobnými těm alosaurovým (u pozdně jurského druhu Allosaurus fragilis byly kosti předních končetin poměrně dobře známé).[2] Již o rok dříve nicméně kanadský geolog a paleontolog Lawrence Lambe popsal z Alberty příbuzný rod Gorgosaurus, a to i s typicky zakrnělými dvouprstými předními končetinami, charakteristickými pro všechny vývojově pokročilé tyranosauridy.[3] Ačkoliv bylo velmi pravděpodobné, že i T. rex měl ruce zakrnělé a krátké, po další desetiletí byl zobrazován chybně s tříprstými, často i poměrně velkými prackami. To se začalo měnit až s objevem prvního exempláře tyranosaura se zachovanými kostmi rukou, známým jako MOR 555 (či „Wankel rex“). Kostra tohoto menšího jedince je uložena v Museum of the Rockies v Bozemanu (Montana, USA) a byla objevena koncem 80. let minulého století Kathy Wankelovou.[4] Přední končetiny pak byly dobře zachované také u nejslavnějšího a největšího exempláře, tedy mnohokrát zmiňované Sue.[5] Definitivně se ukázalo, že přední končetiny byly skutečně enormně zkrácené, a to asi na délku lidské paže (kolem 1 metru, což je v porovnání k velikosti dinosaura samozřejmě velmi málo). Tento velikostní nepoměr dokonce vedl některé vědce k označení tyranosaurových paží za „zakrnělé“. Je to ale spravedlivé označení? Opravdu byly (zřejmě z důvodu vývoje nadměrně velké hlavy) přední končetiny natolik zmenšeny, aby již nebyly zvířeti k žádnému užitku? Pravda bude zřejmě někdy jinde, i když faktem zůstává, že jako užitečný nástroj byly malé končetiny dosti limitované.

Kostní fragmenty předních končetin tyranosaura vykazují rozměrné plochy pro uchycení svalů, což dokládá, že rozhodně nešlo o pouhé neužitečné přívěsky. Podle propočtů tak byl jen populární dvojhlavý sval pažní (m. biceps brachii) asi 3,5krát silnější než lidský biceps (co je to však proti schopnostem tyranosauřích čelistních svalů). Celá paže zřejmě dokázala zvednout závaží o hmotnosti kolem 200 kilogramů, ačkoliv v tomto případě jde pouze o přibližný odhad. Na poměry mohutnosti teropoda jsou to slabé výsledky, ale přece jenom dostatečné k tomu, aby se pro přední končetiny našlo využití. A jaké bylo? Rozhodně nešlo o prostředek zbrždění pádu při rychlém pohybu. Již v roce 1906 zmiňovaný H. F. Osborn navrhl, že samci tyranosaurů mohli své paže používat například pro „přidržovaní“ samic v průběhu kopulace.[6] Další hypotéza vysvětlovala jejich význam jako pomůcku při vstávání ze země po odpočinku.[7] Mezi nejvíce favorizovaná vysvětlení pak patří to, které v pažích spatřuje jakési háky pro přidržení zmítající se kořisti. Je jisté, že krátké přední končetiny nemohly sloužit při lovu, ve kterém se uplatnily pouze zadní končetiny a hlava s mohutnými čelistmi. Je ale možné, že zraněnou a částečně znehybněnou kořist již dravý dinosaurus mohl krátkýma, ale poměrně mohutnýma rukama přidržet přímo pod sebou. Na druhou stranu je ale pravda, že i v tomto případě zde byl nepříjemný limit funkčnosti v podobě přílišné krátkosti paží – ty se dokonce nedotýkaly ani sebe navzájem a nedosáhly ani k tlamě dinosaura. Jejich hybnost byla také velmi omezena, ramenní i loketní kloub umožňovaly rozsah pohybu pouze v rámci 40 až 45°, což je mnohem méně než u většiny jiných teropodů nebo člověka (kde je to dokonce 360° v ramenní rotaci a 165° v loketním rozsahu). V roce 2001 publikoval Kenneth Carpenter a Matt Smith studii, ve které poprvé vyslovili odborné mínění, že přední končetiny tyranosaura byly ve skutečnosti plně funkční a nejspíš i běžně používané (zároveň pak polemizovali s názorem, že T. rex byl pouze mrchožrout).[8] Až v letošním roce se ale konečně dostalo i na podrobný průzkum kostry pravé přední končetiny Sue, a to za pomoci moderních zobrazovacích technologií (zejména pak synchrotronu).

Přední končetina Sue byla odmontována přímo z vystaveného exponátu v chicagském Field Museum dne 6. října, 12. října byla potom k exponátu vrácena. Carmen Sorianová z Argonne National Laboratory v Lemontu (stát Illinois) je specialistkou na výzkum fosilního hmyzu, uvězněného v jantaru. Nyní zkoumala podrobnou strukturu kostí Sue a zjistila, že přinejmenším tento jedinec své ruce v průběhu života příliš nepoužíval. K tomuto závěru Sorianovou vedla podoba vnitřní struktury kosti, která vykazuje množství dutin, nezaplněných novější kostní hmotou. Podle vědkyně se jedná o běžný indikátor těch částí kosterního aparátu, které nejsou živočichem příliš intenzivně využívány. Výzkum probíhal za pomoci již zmíněného synchrotronu, nákladného zařízení, které dokáže zobrazit i jednotlivé buňky a analyzovat tak velmi detailně tkáně žijících i vyhynulých organismů. V rámci nového výzkumu bylo opětovně potvrzeno, že na pravé přední končetině Sue došlo v průběhu jejího života k významnému poškození svalové i kostní tkáně, zřejmě v důsledku zranění při boji s kořistí nebo v rámci projevu jakési neznámé kostní nemoci. Zatím nebyly publikovány přesnější a detailní výsledky tohoto výzkumu, takže jakékoliv závěry jsou dosud jen předběžné. Výzkum nicméně poněkud mírní nadšení z posledních dvou desetiletí, které vědci projevili pro myšlenku aktivního využívání tyranosauřích předních končetin. Zdá se totiž, že přinejmenším Sue své „ruce“ skutečně příliš nevyužívala. Možná má dokonce pravdu John Hutchinson z britské Royal Veterinary College, který se paleobiologií tyranosauridů ve svém výzkumu zabýval již dříve, a který v současnosti zastává názor, že druh T. rex své relativně drobné pracky postupně přestal používat, takže se opravdu proměnily jen v jakési nepotřebné (byť možná občas trochu užitečné) přívěsky. Objevil se také názor, že pokud by tyranosauři nevyhynuli na samotném konci křídy, možná by za několik desítek tisíc generací přišli o své přední končetiny úplně (snad by z nich zbyly jakési pahýly, viditelné jen jako vyboulenina na jejich kůži). S jistotou už to ale nejspíš nikdy vědět nebudeme. Co naopak díky novému výzkumu možná budeme znát, je podoba cévního systému a svalových úponů v tyranosauřích rukách.

Short English summary: Tyrannosaurus rex probably didn’t use its front limbs very often, although they were not just useless appendages.

———

Odkazy:

http://www.columbiachronicle.com/metro/article_e64d3cc4-9282-11e6-a155-87c874a876bb.html

http://www.laboratoryequipment.com/news/2016/10/t-rex-x-ray-scans-tackle-mystery-tiny-dinosaur-arms

http://www.fieldmuseum.org/science/blog/sue-lends-hand

———

[1] Osborn, H. F. (1905). „Tyrannosaurus and other Cretaceous carnivorous dinosaurs“. Bulletin of the AMNH. New York City: American Museum of Natural History. 21 (14): 259–265. hdl:2246/1464.

[2] Osborn, H. F. (1917). „Skeletal adaptations of Ornitholestes, Struthiomimus, Tyrannosaurus“. Bulletin of the American Museum of Natural History. New York City: American Museum of Natural History. 35 (43): 733–771.

[3] Lambe, L. M. (1914). „On a new genus and species of carnivorous dinosaur from the Belly River Formation of Alberta, with a description of the skull of Stephanosaurus marginatus from the same horizon“. Ottawa Naturalist. 27: 129–135.

[4] Horner, John R.; Lessem, Don (1993). The complete T. rex. New York City: Simon & Schuster. ISBN 0-671-74185-3.

[5] Brochu, C. R. (2003). „Osteology of Tyrannosaurus rex: insights from a nearly complete skeleton and high-resolution computed tomographic analysis of the skull“. Society of Vertebrate Paleontology Memoirs. 7: 1–138. doi:10.2307/3889334

[6] Osborn, Henry Fairfield; Brown, Barnum (1906). „Tyrannosaurus, Upper Cretaceous carnivorous dinosaur“. Bulletin of the AMNH. New York City: American Museum of Natural History. 22 (16): 281–296.

[7] Newman, B. H. (1970). „Stance and gait in the flesh-eating Tyrannosaurus„. Biological Journal of the Linnean Society. 2 (2): 119–123. doi:10.1111/j.1095-8312.1970.tb01707.x

[8] Carpenter, Kenneth; Smith, Matt (2001). „Forelimb Osteology and Biomechanics of Tyrannosaurus rex„. In Tanke, Darren; Carpenter, Kenneth. Mesozoic vertebrate life. Bloomington: Indiana University Press. str. 90–116. ISBN 0-253-33907-3.