Более ста лет учёные пытались понять, каким на самом деле был Tyrannosaurus rex, изучая его кости, зубы, следы и другие останки. Теперь исследователям удалось сделать то, что ещё недавно казалось почти невозможным: фактически измерить температуру тела животного, погибшего около 66 миллионов лет назад.
Анализ окаменевших зубов показал, что температура тела тираннозавра составляла около 36 градусов Цельсия — примерно столько же, сколько у человека.
Этот результат поддерживает представление о тираннозавре как об активном животном с относительно быстрым обменом веществ, а не как о медлительной рептилии, которой приходилось постоянно греться на солнце. Способность самостоятельно вырабатывать и удерживать тепло могла также объяснять, почему тираннозавры были способны жить в холодных районах.
Метод, позволивший провести такое измерение, исследователи Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе начали разрабатывать около десяти лет назад. Изначально с его помощью хотели определять, были ли вымершие животные теплокровными или холоднокровными.
Но применить технологию к тираннозавру долгое время было невозможно: для анализа требовалось слишком много материала. Ни один музей не хотел жертвовать значительной частью уникального ископаемого.
За последующие годы исследователи усовершенствовали метод и примерно на 90 процентов уменьшили количество вещества, необходимого для исследования зуба. После этого Музей естественной истории округа Лос-Анджелес согласился предоставить крошечные части двух зубов тираннозавра по имени Томас — одного из наиболее полно сохранившихся скелетов этого вида в коллекции музея.
Хотя и раньше существовало немало признаков того, что тираннозавр был теплокровным, это исследование впервые позволило получить конкретное значение температуры его тела.
Оно составило около 36 градусов Цельсия. Для сравнения, современные холоднокровные рептилии обычно поддерживают температуру примерно 28–30 градусов, тогда как у большинства птиц она значительно выше — около 40–43 градусов.
Сам тираннозавр при этом оставался покрытой чешуёй яйцекладущей рептилией, но по температуре тела находился гораздо ближе к теплокровным млекопитающим, чем к современным рептилиям.
Секрет древнего «термометра» скрывается в зубной эмали. В ней могут соединяться редкие изотопы углерода и кислорода, причём частота образования таких связей зависит от температуры. При более низких температурах их образуется больше, при более высоких — меньше.
Благодаря этому химический состав зуба может сохранять информацию о температуре тела животного даже спустя десятки миллионов лет.
Особенно хорошо для такого анализа подходит именно эмаль. Кости постоянно перестраиваются ещё при жизни организма, тогда как зубная эмаль состоит из крупных и чрезвычайно устойчивых кристаллических структур. Поэтому она значительно лучше сопротивляется химическим изменениям после захоронения.
Чтобы провести измерение, исследователи с помощью стоматологического сверла получили небольшое количество эмали из ископаемых зубов. Затем её растворили в фосфорной кислоте, получив углекислый газ, содержащий интересующие учёных изотопные связи.
После этого состав газа измерили с помощью масс-спектрометра. Исследователи также повысили давление газа, чтобы получить более плотный поток углекислого газа и проводить анализ, используя совсем небольшие количества ископаемого материала.
Температура около 36 градусов стала дополнительным физическим свидетельством того, что тираннозавры были довольно энергичными животными с относительно высоким обменом веществ.
Способность самостоятельно поддерживать тепло позволяла им оставаться активными во время охоты или поиска падали и добывать достаточно пищи для такого обмена веществ. Она же могла давать тираннозаврам ещё одно важное преимущество — возможность жить в более холодных регионах.
Tyrannosaurus rex существовал в меловом периоде, когда климат Земли был значительно теплее современного. По оценкам исследователей, глобальная температура могла быть на 6–14 градусов Цельсия выше нынешней.
Но даже в таких условиях зимы на территории древней Аляски были бы серьёзным испытанием для холоднокровных животных.
Это согласуется и с ископаемыми находками. По словам исследователей, на Аляске мелового периода пока не обнаружили останков ящериц, черепах, крокодилов и других рептилий. Окаменелости тираннозавров там, напротив, находили.
Используя полученную температуру тела и модели древнего климата, учёные смогли оценить территорию Северной Америки, на которой тираннозавр мог существовать около 66 миллионов лет назад. Она простиралась от Мексики до Аляски.
Исследователи также проверили, не могла ли химическая подпись зубов измениться уже после смерти животного из-за геологических процессов.
Для этого они исследовали останки древнего крокодилового животного, найденные в том же районе Хелл-Крик в Монтане, где был обнаружен и тираннозавр Томас.
У крокодилового температура получилась около 30 градусов Цельсия — значительно ниже, чем 36 градусов у тираннозавра.
Если бы химический состав обоих ископаемых одинаково изменился под воздействием окружающей породы, значения должны были бы оказаться похожими. Однако заметная разница между ними указывает на то, что сохранившиеся химические сигналы действительно отражают различия в физиологии животных.
Получить разрешение на такой эксперимент было непросто. Любое сверление или удаление части ископаемого необратимо повреждает уникальный образец. Но после многолетней работы с исследователями музей решил, что усовершенствованная технология требует настолько мало материала, что научная ценность результата оправдывает потерю небольших фрагментов двух зубов, не выставленных для публики.
В итоге зуб, пролежавший десятки миллионов лет в породе, сохранил не только след самого животного, но и информацию о том, насколько тёплым было его тело при жизни.
