Amikor Michael D’Emic, az Adelphi Egyetem paleontológusa belevágott a Majungasaurus, a Tyrannosaurus rex 70 millió évvel ezelőtt Madagaszkáron élt rokona csontjainak vizsgálatába, sejtette, hogy meglepetések várják. Az eredmények azonban minden várakozását felülmúlták. A Majungasaurus felnőtt egyedeinek mérete az orrtól a farokig elérhette a 7 métert, súlyuk pedig az 1000 kilogrammot. A paleontológusok eddig úgy gondolták, hogy az ilyen hatalmas húsevők gyors növekedési szakaszokkal tettek szert nagy termetükre. A csontleletek azonban másról árulkodtak: a korábban vizsgált húsevő dinoszauruszokkal ellentétben a Majungasaurus nagyon lassan nőtt, mondja D’Emic.

A szakértő a rejtélyes eredmények láttán tovább vizsgálódott, és tanulmányozni kezdte a dinoszaurusz egy közeli rokona, az Észak-Amerikából származó Ceratosaurus csontjait, amely nagyjából ugyanolyan hosszú és súlyú volt, hogy megnézze, ez is hasonlóan lassan nőtt-e. Ezúttal azonban éppen ellentétes eredményeket kapott: a Ceratosaurus bármelyik más ismert húsevő dinoszaurusznál lassabban növekedett.

D’Emic a következő egy évtizedben fajról fajra vizsgálta az egykor élt dinoszauruszokat, hogy bepillantást nyerjen növekedésük rejtélyeibe. Eredményeit nemrégiben tette közzé a Science oldalain: tanulmánya 42 különböző dinoszauruszfajra vonatkozóan tartalmaz elemzéseket, amelyek alapján úgy tűnik, hogy gyors növekedés sokkal kevésbé volt általános a nagytestű dinoszauruszoknál, mint ahogy azt a kutatók korábban feltételezték.

Nőni, de hogyan

Ez pedig egy olyan felismerés, amely a szakértők szerint a modernkori állatokra is érvényes lehet. Az, hogy egy állat rövid idő alatt gyorsan növeli meg testméretét egyedfejlődése során, vagy lassabban és hosszabb ideig növekszik, első hallásra nem tűnik különösebben izgalmas kérdésnek.

Mindkét növekedési stratégiának vannak előnyei és hátrányai is. A rövid idő alatt nagyra növő állatok kevésbé sebezhetők a potenciális ragadozókkal szemben, és versenyre kelhetnek más fajokkal, ugyanakkor a növekedéshez rengeteg táplálékra és más erőforrásokra van szükségük. A lassú növekedés kockázatosabb, de lehetővé teszi az állat számára, hogy nehéz időkben kevesebből is megéljen – és túléljen. A Majungasaurus csontjai például megerősítik, hogy ősi ökoszisztémájának csúcsragadozójaként megengedhette magának azt a luxust, hogy nyugodt tempóban fejlődjön.

A növekedési stratégiák megértése azt is segít megmagyarázni, hogy egyes dinoszauruszok miért lettek hatalmasak, míg mások miért maradtak kicsik. A testméret sok mindenre befolyással van, attól kezdve, hogy egy állat mennyi ideig él, egészen addig, hogy hány utódja lesz, mondja Santiago Herrera Álvarez, a Chicagói Egyetem evolúcióbiológusa. Meglepő módon azonban a mai napig alig van információnk a testméretet meghatározó és ennek változásait lehetővé tevő fejlődési vagy genetikai mechanizmusokról az állatvilágban, folytatja a kutató. D’Emic és kutatótársai azonban az utóbbi években végre elkezdték feltárni ezeket.

Csonttörők

A csontok rengeteget feltárhatnak egy állat élettörténetéről. Az egykori erek által hátrahagyott lyukak az anyagcseréről árulkodnak, a sérülések utáni gyógyulás során a csontokon kialakuló apró mélyedések ősi traumák nyomát őrzik. A csonton belüli vékony vonalak pedig, hasonlóan a fák évgyűrűihez, jelezhetik az állat korát azáltal, hogy megmutatják, hogyan lassult le vagy állt le a csont kérgének növekedése az éves száraz évszak vagy tél miatt.

A csontok segítségével áttekinthetjük a dinoszauruszok növekedését, mondja P. Martin Sander, a Bonni Egyetem paleontológusa, aki nem vett részt a kutatásban. Az egyetlen valódi mód arra, hogy következtessünk vagy megfigyeléseket végezzünk ezzel kapcsolatban, a dinoszaurusz saját mikroszerkezete, folytatja.

A kívánt válaszok megszerzéséhez D’Emic a paleohisztológiát – a fosszilis szövetek mikroszkóp alatti tanulmányozását – hívta segítségül. Ennek technikái az elmúlt közel két évszázad alatt nem sokat változtak: az ősi csontok átvágása intenzív munkát igényel, és általában az ékszerészekéhez hasonló gyémántpengével történik. A múzeumok ráadásul nem szívesen adják ki a fosszíliáikat ilyen pusztító elemzésre, bár ez az utóbbi évtizedekben elkezdett változni. Cserébe az, ami alapvetően „a csont legunalmasabb része... csodálatos betekintést kínál abba, hogyan élt az állat”, mondja D'Emic.

D’Emic és kollégái sok éves munkával 42 Theropoda-faj több mint 80 csontját elemezték. Ezek között a 66–230 millió évvel ezelőtt élt, kétlábon járó, többnyire húsevő dinoszauruszok között találjuk a mai madarak őseit is, amelyek az egyedüli túlélői kládnak. A Theropodák mérete a házimacska nagyságútól a gigantikusig terjedt, hiszen ide tartozott például a T. rex is. A kutatók által leszeletelt csontlemezeket a munka során egytized milliméteres vastagságra kellett csiszolni. Ez elég vékony ahhoz, hogy át lehessen rajta látni, ugyanakkor nem még nem annyira törékeny a csont, hogy nehéz legyen vele bánni.

A növekedési gyűrűk ugyanakkor még így is túl keskenyek voltak ahhoz, hogy szabad szemmel hatékonyan lehessen vizsgálni őket. A kutatók végül több száz, különböző nagyítású kép egymásra helyezésével tudták végrehajtani a szükséges méréseket. A szakértők minden egyes csontszeletben a legnagyobb távolságot keresték a gyűrűk között, hogy megtalálják azt az évet, amikor az állat a legnagyobb mértékben növekedett. Ezt a maximális éves növekedési ütemet hasonlították össze a dinoszaurusz testtömegével, amire a combcsontok és a sípcsontok méretéből következtettek. Ezután a csapat alaposan megvizsgálta a testméret és a növekedési ütem evolúciós trendjeit a különböző leszármazási vonalakon belül.

A vizsgált Theropoda-fajok mintegy 60%-a nagyobb volt, mint elődei. Közülük azonban D’Emic csontelemzése közel egyenlő arányú megoszlást mutatott ki az őseiknél gyorsabban, illetve a hosszabb ideig növekedő fajok között. Az előnyben részesített stratégia ráadásul nem korlátozta, hogy a theropodák mennyivel lettek nagyobbak.

Ugyanez volt igaz arra a 40%-ra is, amelynek testmérete csökkent elődeihez képest: ezek a fajok fele arányban azért volt kisebbek, mert lassabban nőttek őseiknél, a másik felük pedig azért, mert kevesebb ideig tartott a növekedés.

Egyetlen kivétellel nem mutattak ki általános tendenciát azzal kapcsolatban, hogy a theropodák egyes leszármazási vonalai evolúciójuk során trendszerűen nőttek vagy zsugorodtak volna. A kivételt a madarak elődei jelentik, ebben az esetben a szakértők úgy találták, hogy a maximális éves növekedési ütem következetesen csökkent az evolúciós fejlődés során.

A legkisebb ellenállás útjai

A korábbi vizsgálatok gyakran azt sugallták, hogy a dinoszauruszok, madarak és emlősök esetében a maximális növekedési ütem fokozódása a nagyobb testméret kulcsa. Az új elemzés alapján azonban a theropodák ehelyett ugyanolyan valószínűséggel nyújtották meg növekedésük időtartamát, mint növelték annak sebességét, és evolúciósan mindkettő nagyobb testméretet eredményezett. Az előbbi, korábban ritkának tartott stratégiát ezt megelőzően csak néhány állatcsoportnál, köztük a krokodiloknál és néhány gyíknál azonosították.

D’Emic és kollégái theropodákkal kapcsolatos eredményei alapján azonban ez a stratégia egyáltalán nem kivételes, hanem az átfogó képet nézve ugyanolyan elterjedtnek tűnik, mint a másik. Az, hogy eddig ritkának hitték, valószínűleg a vizsgálatok korlátozott voltának eredménye. D’Emicnek meggyőződése, hogy más állatcsoportokat kezdenek hasonlóan átfogóan vizsgálni, ott is ugyanezt fogják találni. Az evolúció a kisebb ellenállás útját választja, vagy is az terjed el, ami az adott helyzetben könnyebben megvalósítható, mondja a kutató.

D’Emic vizsgálata szerint kutatásuk sok új irányba vezethet. A csapat jelenleg a Pantodonta-fajokat tanulmányozza, vízilószerű emlősök egy kihalt csoportját, amelyek a dinoszauruszok kihalása után és az intenzív globális felmelegedés időszaka előtt gyorsan óriásivá fejlődtek.