Палеонтологи выяснили, почему у тираннозавра и других крупных хищных динозавров были непропорционально маленькие передние лапы. Математическое моделирование показало, что редукция конечностей не была генетической ошибкой или побочным эффектом роста тела. В ходе эволюции челюсти и череп хищников стали настолько массивными и мощными, что полностью взяли на себя задачу по поимке и умерщвлению крупной добычи, из-за чего передние конечности атрофировались за ненадобностью.
Образ тираннозавра рекса с его огромной пастью и смехотворно короткими передними лапками давно стал объектом шуток. Однако точно такие же атрофированные конечности независимо появились и у других гигантских теропод — например, у представителей семейств абелизаврид и кархародонтозаврид. Долгое время биологи объясняли эту особенность «отрицательной аллометрией». Считалось, что масса тела этих видов в процессе эволюции росла так быстро, что развитие конечностей просто не успевало за ней.
Авторы исследования, опубликованного в журнале Proceedings of the Royal Society B, проверили эту гипотезу. Они собрали базу данных по 85 видам нептичьих теропод. Они разработали уникальный математический критерий — индекс прочности черепа (CRS). Формула учитывала соотношение высоты и длины головы, форму зубов, степень срастания костей и расчетную силу укуса животного. Затем ученые вычислили пропорции передних конечностей относительно размера черепа и прогнали массив данных через филогенетические модели, отражающие миллионы лет эволюции.
Выяснилось, что уменьшение лап коррелирует с индексом прочности черепа. Редукция конечностей возникала путем конвергентной эволюции как минимум в пяти разных линиях хищников-теропод.
Ключевым фактором стала экологическая гонка вооружений. Травоядные динозавры (завроподы) становились все больше, и хищникам приходилось менять тактику охоты. Они отказались от захвата жертвы передними лапами и перенесли всю энергию и мышечную массу в шею и челюсти, превратив череп в главное орудие охоты. Когда голова взяла на себя всю работу в схватке, лапы потеряли смысл и эволюционно «усохли», чтобы не мешать хищнику и не тратить лишние ресурсы организма.
Теорию аллометрии окончательно опровергли исключения из правил. Спинозавры, питавшиеся рыбой, были крупнее тираннозавров, однако их вытянутые крокодильи челюсти обладали низким показателем прочности (CRS) и не годились для дробления костей. Поскольку череп не мог, да и не нужен был, чтобы грызть крупную добычу, спинозавры сохранили огромные и мощные когтистые лапы. Аналогично, гигантские травоядные тероподы (такие как теризинозавры) вырастали до колоссальных размеров, но их лапы оставались длинными, а череп не таким крупным.
Авторы статьи, опубликованной в журнале Proceedings of the Royal Society B, отмечают, что тираннозавр не был абсолютным рекордсменом по размеру лап. Самые крошечные, почти исчезнувшие конечности были у маюнгазавра. Линия его предков эволюционировала на протяжении 113 миллионов лет, и у лап было гораздо больше времени, чтобы усохнуть до абсолютного минимума. Тираннозавриды прошли этот путь в ускоренном режиме всего за 15 миллионов лет.
Исследование доказывает, что крошечные лапки высших хищников мелового периода были не ошибкой развития, а адаптацией. Хищники настолько оптимизировали свой укус, что передние конечности просто стали рудиментом.