고생물학자가 마이클 데믹 의 뼈로 자른다 마준가사우루스, 친척 티라노 사우루스 렉스 70만 년 전 마다가스카르를 배회하던 그는 그 안에 놀라움이 숨어 있을지도 모른다고 생각했습니다. 그러나 그가 발견한 것은 모든 예상을 뒤엎었습니다.

마준가사우루스 성인은 주둥이에서 꼬리까지 최대 7m, 무게는 1,000kg에 이릅니다. 고생물학자들은 이 거대한 육식 동물과 같은 대형 공룡이 급격한 성장을 통해 키가 커졌다고 생각했습니다. 그러나 화석 뼈는 다른 이야기를 드러냈다. "그때까지 연구되었던 육식 공룡과 달리" D'Emic이 말했습니다. 마준가사우루스 "정말, 정말 천천히" 성장했습니다.

어리둥절한 그는 공룡의 가까운 친척을 잘라 냈습니다. 세라토 사우루스 길이와 무게가 거의 같은 북미에서 온 것입니다. 천천히 자라는지도 확인했습니다. 이번에는 “반대 결과가 나왔다”고 말했다. "그것은 내가 본 그 어떤 육식 공룡보다 더 빨리 자랐습니다."

D'Emic의 뒤를 이어 공룡이 어떻게 성장했는지에 대한 단서를 찾기 위해 뼈를 들여다보는 42년 동안의 소용돌이가 있었습니다. XNUMX종의 공룡에 대한 그의 분석은 최근에 출판되었습니다. 과학, "빠르게 크게 성장"하는 성장 방식이 연구원들이 가정한 것보다 덜 우세했음을 보여줍니다.

연구자들은 선사 시대 거대 동물뿐만 아니라 모든 크기의 현대 동물과 관련이 있을 수 있다고 생각하는 통찰력입니다. "동물이 더 빨리 자라는 것보다 더 오래 느리게 자라서 더 큰 몸집으로 진화하는 것은 쉬운 일입니다."라고 뉴욕 Adelphi 대학의 생물학 부교수인 D'Emic은 말했습니다.

동물이 더 빠르고 더 빨리 자라는지 또는 더디고 더 오래 자라는지 여부는 사소한 차이처럼 보일 수 있습니다. 그러나 동물의 성장 궤적은 동물의 삶과 그들이 살았던 세계에 대한 통찰력을 제공합니다. 빠르게 성장하는 동물은 잠재적인 포식자를 제압하고 다른 종과 경쟁할 수 있지만 충분한 식량과 기타 자원이 필요합니다. 천천히 자라는 것은 더 위험하지만 어려운 시기에 동물이 덜 먹고 살 수 있게 해줍니다. 의 뼈 마준가사우루스, 예를 들어, 고대 생태계의 최상위 포식자로서 여유로운 속도로 발전할 수 있는 사치를 누렸다는 것을 확인합니다.

성장 전략을 이해하면 왜 어떤 공룡은 거대해지고 다른 공룡은 작아졌는지 설명하는 데 도움이 됩니다. 신체 크기는 동물의 수명부터 새끼 수까지 모든 것에 영향을 미칠 수 있다고 설명했습니다. 산티아고 헤레라 알바레즈, 시카고 대학교의 진화 생물학자이자 박사 과정 학생입니다. 그러나 "놀랍게도 우리는 동물의 신체 크기 변이를 뒷받침하는 주요 발달 또는 유전적 메커니즘에 대한 많은 정보를 가지고 있지 않습니다."라고 그는 말했습니다. D'Emic과 같은 연구가 블랙박스를 열기 시작했습니다.

뼈를 부수다

뼈에는 동물의 생활사에 대한 비밀이 담겨 있습니다. 오래 전에 사라진 혈관이 남긴 구멍은 생물의 대사율. 치유하는 동안 형성되는 뼈의 소형 딤플은 다음을 암시합니다. 고대 전투의 트라우마. 나무의 나이테와 매우 유사한 뼈 안의 얇은 선은 매년 건기나 겨울 동안 피질골의 성장이 느려지거나 멈춘 곳을 표시하여 동물의 나이를 나타낼 수 있습니다.

뼈가 있으면 "공룡이 자라는 것을 볼 수 있습니다."라고 말했습니다. P. 마틴 샌더, 연구에 참여하지 않은 독일 본 대학의 고생물학자. "공룡이 어떻게 성장했는지 추론하거나 심지어 관찰할 수 있는 유일한 적절한 방법은 자체 미세 구조를 가지고 있는 것입니다."

그가 원하는 답을 얻기 위해 D'Emic은 현미경으로 화석 조직을 연구하는 고생물학으로 눈을 돌렸습니다. 그 기술은 거의 XNUMX세기 동안 크게 변하지 않았습니다. 고대 뼈를 자르려면 일반적으로 보석상과 같은 다이아몬드 날을 사용하는 집중적인 노동이 필요합니다. 박물관은 그러한 파괴적인 분석을 위해 화석을 넘겨주는 것을 꺼릴 수 있지만 최근 수십 년 동안 변화가 시작되었습니다. D'Emic은 “여러 면에서 뼈의 가장 지루한 부분인 … 동물이 어떻게 살았는지에 대한 이 놀라운 창을 얻게 됩니다.”라고 말했습니다.

수년에 걸쳐 D'Emic과 그의 동료들은 80만년에서 42억66만년 전에 살았고 새를 낳은 주로 육식성 공룡인 수각류 230종의 뼈 XNUMX개 이상을 분석했습니다. 살아 있을 때 그 공룡들은 크기가 집고양이에서 고양이까지 다양했습니다. T. 렉스. 연구원들이 추출한 뼈 웨이퍼는 하키 퍽만큼 넓으며 XNUMX분의 XNUMX밀리미터의 두께로 연마되어야 했습니다. 그때에도 나이테는 눈으로 효과적으로 검사하기에는 너무 좁았습니다. “당신은 머리카락 굵기의 XNUMX분의 XNUMX에 해당하는 것을 보려고 노력하고 있습니다.”라고 D'Emic이 말했습니다. 서로 다른 배율로 수백 개의 이미지를 오버레이해야만 연구원들이 필요한 측정값을 얻을 수 있었습니다.

각 뼈 조각에서 연구원들은 동물이 가장 많이 자란 연도를 찾기 위해 고리 사이의 가장 큰 간격을 찾았습니다. 그 최대 연간 성장률은 대퇴골과 정강이뼈의 크기에서 추론한 공룡의 체질량과 비교되었습니다. 그런 다음 팀은 서로 다른 계보 내에서 크기 대 성장률의 진화 추세를 면밀히 조사했습니다.

샘플링된 수각류 종의 약 60%는 조상보다 컸습니다. 그러나 그들 중 D'Emic의 뼈 분석은 그들의 조상보다 더 빨리 자란 종과 더 오래 자란 종 사이에 거의 균등한 분열을 보여주었습니다. 선호하는 전략은 수각류가 얼마나 더 커졌는지를 제한하지 않았습니다. 예를 들어 일부 티라노사우루스는 200년 만에 체질량이 XNUMX% 이상 증가한 반면, 다른 티라노사우루스는 몇 년에 걸쳐 성장하면서 결국 비슷한 질량에 도달했습니다.

축소된 종의 40%도 마찬가지였습니다. 약 절반은 더 천천히 자랐기 때문에 조상보다 작았고, 절반은 더 빨리 자랐기 때문입니다.

한 가지 예외를 제외하고 진화 과정에서 수각류 혈통이 커지거나 작아지는 전반적인 추세는 없었습니다. 조류로 이어진 혈통에서 새로운 분석은 최대 연간 성장률이 지속적으로 감소하는 것을 발견했습니다. 그 경향은 아마도 그들의 축소에 기여했을 것입니다. 결국 일부 수각류가 날 수 있을 만큼 작아지는 데 도움이 된 변화입니다.

"A 티라노 사우루스 어떻게 든 새의 조상” 샌더가 말했다. "작게 만들어야 합니다."

저항이 가장 적은 경로

과거의 연구는 종종 빠른 최고 성장 속도가 공룡, 새 및 포유류의 크기에 대한 열쇠라고 제안했습니다. 그러나 새로운 분석은 수각류가 성장 기간을 제어할 가능성이 높다는 것을 발견했습니다. 이는 이전에 악어와 일부 도마뱀을 포함한 소수의 그룹에서만 확인된 대체 전략입니다.

D'Emic과 그의 동료들이 수각류에서 발견한 것은 결국 예외라기보다는 규칙에 가깝다는 것이 밝혀질 수도 있습니다. 그들의 논문에서 그들은 성장 전략에 대한 이전 연구는 종종 혈통에 대한 포괄적인 연구보다는 소수의 종에 대한 제한된 비교였다고 언급했습니다.

"내 직감은 일단 다른 동물 그룹을 연구하면 같은 것을 발견할 것이라는 것입니다."라고 그는 말했습니다. "우리는 진화가 저항이 가장 적은 길을 택한다는 것을 알게 될 것입니다." 그리고 가장 쉬운 전략을 사용합니다.

케빈 파디안UC Berkeley의 고생물학자인 는 모든 동물에 대한 필요와 환경적 제약이 다르기 때문에 성장 전략의 다양성이 예상된다는 데 동의했습니다. "각 종은 저마다의 일을 하며 성장 전략은 그것을 반영합니다."라고 그는 이메일에서 말했습니다. 그는 다른 척추동물 그룹에서 D'Emic의 수각류 프로젝트를 복제하는 것이 좋을 것이라고 덧붙였습니다.

D'Emic은 자신의 작업을 많은 새로운 방향을 위한 출발점으로 생각합니다. 그는 현재 공룡이 멸종한 직후와 격렬한 지구 온난화 기간 직전에 거대 동물로 급속히 진화한 멸종된 하마류 포유류 그룹인 판토돈트를 연구하고 있습니다. 기후 변화가 성장 속도와 크기에 어떻게 영향을 미치는지 파악하는 것은 잠재적으로 현대 보존에 영향을 미칠 수 있다고 그는 말했습니다.

Sander는 이러한 성장 전략이 대사율과 어떤 관련이 있는지에 관심이 있습니다. "나에게 이것은 또한 공룡을 연구하는 정당성이기도 합니다. 공룡이 멋지고 멸종되었기 때문만이 아니라 이런 종류의 작업이 우리가 살아있는 동물에서 볼 수 있는 범위를 확장하기 때문입니다."라고 그는 말했습니다.