Być jak dinozaur

Samotny Tyrannosaurus Rex wdycha wilgotne kredowe powietrze, wyczuwając woń płynącą od stada triceratopsów pasących się w dolinie rzecznej. Drapieżca uważnie przygląda się okolicy. Nagle jego wzrok przykuwa triceratops, który odłączył się od stada i niczego nieświadomy zbliżył do myśliwego. Znieruchomiały T. rex szybko opracowuje plan ataku, oceniając, w którym dokładnie kierunku pobiec, aby dopaść ofiarę, zanim ta powróci do stada zapewniającego jej bezpieczeństwo. Popołudniowa cisza zostaje przerwana. Łamiąc po drodze gałęzie drzew, drapieżca wybiega z lasu i rozpoczyna atak.

T. rex polował na triceratopsa w tylu już książkach, grach i filmach, że tego rodzaju spotkanie dwóch olbrzymów stało się banałem. Czy jednak taka sytuacja rzeczywiście mogła mieć miejsce? Czy T. rex identyfikował swoje ofiary posługując się wzrokiem i węchem? Czy triceratops mógł usłyszeć łamiące się pod ciężarem napastnika gałęzie i uciec, czy też nie był w stanie zlokalizować źródła dźwięku? Czy T. rex dokładnie przygotowywał atak niczym współczesny kot, czy też rzucał się na ofiarę bez większego zastanowienia niczym rekin? Od czasu opisania pierwszych dinozaurów w początkach XIX wieku paleontolodzy setki razy debatowali na temat ich inteligencji, siły poszczególnych zmysłów oraz stopnia złożoności zachowań.

Pierwsze badania opierały się na naturalnych odlewach czaszek powstających w wyniku wypełnienia przez osad pustych przestrzeni w czaszce. W tych odlewach utrwalony został kształt struktur znajdujących się w mózgoczaszce za życia zwierzęcia. Przez długi czas dominował pogląd, że dinozaury miały małe mózgi i prymitywne zachowania. Zabawnym przykładem XIX-wiecznych przekonań na temat inteligencji dinozaurów był pogląd, którego autorem był paleontolog Othniel Charles Marsh. Uważał on, że pokryty pancerzem stegozaur miał drugi mózg ukryty w pobliżu zadu, wspomagający pierwszy mózg wielkości orzecha włoskiego znajdujący się w głowie. W ten sposób interpretował on rozszerzenie kanału kręgowego na jego końcu w pobliżu miednicy. Owo rozszerzenie miało przypominać z wyglądu mózg. Dziś uważa się, że znajdowało się tam ciało glikogenowe magazynujące energię w formie wielocukru, występujące w tym samym miejscu u niektórych współczesnych ptaków.

Dzisiejsi paleontolodzy też nie są przekonani, co do większego poziomu inteligencji stegozaura. Jednakże w przypadku niektórych innych dinozaurów, w szczególności teropodów, z których wyłoniły się ptaki, stopniowo zaczęto doceniać ich zdolności poznawcze. Dzięki nowym metodom badawczym, takim jak tomografia komputerowa (TK), możemy rekonstruować objętość mózgów i ich struktury nawet wtedy, gdy nie mamy dostępu do niezwykle rzadkich naturalnych odlewów. To sprawiło, że znacznie wzrosła liczba gatunków dostępnych do badań. Zaawansowane techniki obrazowania wskazują też, w jaki sposób dinozaury mogły korzystać ze swoich mózgów. Mamy więc narzędzia pomagające w szukaniu odpowiedzi na pytanie, jak wymarłe miliony lat temu stworzenia postrzegały świat i co naprawdę działo się wtedy, gdy mezozoiczny drapieżny kolos spotykał swoją ofiarę.

Jaką pozycję zajmował T. rex na skali inteligencji zwierząt pomiędzy niezbyt rozgarniętym stegozaurem a używającymi narzędzi krukami? Jesienią zeszłego roku Suzana Herculano-Houzel, neurobiolożka z Vanderbilt University, opublikowała w prestiżowym czasopiśmie artykuł sugerujący, że T. rex inteligencją dorównywał pawianowi – było to odważne stwierdzenie, jeśli wziąć pod uwagę, że ssaki naczelne ze swoimi wielkimi mózgami należą do najinteligentniejszych znanych nam zwierząt. Jako naukowcy spędziliśmy mnóstwo godzin na badaniu korelacji pomiędzy objętością mózgu a rozmiarami ciała oraz rozważaniu, jak te proporcje mogły wpływać na funkcjonowanie mózgu u dinozaurów oraz ptaków. Dlatego byliśmy bardzo podekscytowani, gdy zobaczyliśmy doniesienia medialne na temat tamtego badania. Na pierwszy rzut oka mózg tego potężnego jaszczura wygląda raczej mizernie w porównaniu z rozmiarami jego ciała. Ważący mniej niż pół kilograma mózg sześciotonowego teropoda wypada bardzo blado przy pięciokilogramowym mózgu słonia afrykańskiego, który choć jest największym współczesnym mieszkańcem lądów, to ma ciało mniejsze od T. rex.

Herculano-Houzel argumentowała, że zależność pomiędzy rozmiarami mózgu i rozmiarami ciała jest nieistotna w przypadku inteligencji. To, co ma znaczenie, to – według niej – liczba neuronów w kresomózgowiu, położonym z przodu mózgu regionie obejmującym nie tylko opuszki węchowe, gdzie odbierane są sygnały zapachowe rozpoznające zapachy, ale także struktury odpowiedzialne za wyższe funkcje poznawcze, takie jak podejmowanie decyzji. Wcześniej naukowcy niezbyt dokładnie wiedzieli, ile neuronów może się znajdować w mózgach kręgowców, ponieważ u każdego gatunku ich rozmieszczenie w poszczególnych częściach mózgu jest odmienne.

Herculano-Houzel oraz Roberto Lent z Universidade Federal do Rio de Janeiro opracowali technikę zliczania neuronów zwaną ISF (isotropic fractionator method). Polega ona na rozpuszczeniu mózgu w specjalnych substancjach chemicznych i otrzymaniu czegoś w rodzaju zupy mózgowej. Neurony są w niej dobrze widoczne, ponieważ ich jądra zostały oznaczone barwnikiem fluorescencyjnym. Dzięki temu badacze mogą precyzyjnie policzyć neurony w homogenicznej próbce „zupy”, a następnie ekstrapolować ten wynik na cały żywy mózg. Posługując się tą metodą, Herculano-Houzel i jej współpracownicy obliczyli, że ludzkie mózgi mają około 100 mld neutronów, potwierdzając wcześniejsze szacunki.

Metoda ISF jest sprytna, ale naukowcy nigdy nie będą dysponowali mózgiem T-rex, który mogliby rozpuścić w chemikaliach. Herculano-Houzel zmierzyła więc również proporcję pomiędzy wielkością kresomózgowia a liczbą neuronów u współczesnych gatunków zwierząt zmienno- i stałocieplnych, wprowadzając dinozaury do jednego z dwóch równań, w zależności od ich zakładanego metabolizmu. Gatunki zmiennocieplne, czy inaczej mówiąc ektotermiczne, mają zwykle mniej gęsto upakowane neurony aniżeli gatunki stałocieplne (endotermiczne).

Obliczenia przeprowadzone metodą ISF wskazują na przykład, że 70-kilogramowy krokodyl nilowy ma około 81,5 mln neuronów, podczas gdy 33-kilogramowy emu aż 1,3 mld, czyli blisko 16 razy więcej, choć przecież jest około dwukrotnie mniejszy od krokodyla. Herculano-Houzel uznała, że wśród teropodów dominowały gatunki endotermiczne, którym było blisko do ptaków, pod względem gęstości neuronów. Przy takim założeniu kresomózgowie T. rex, ważące w przybliżeniu 350 g, składało się z około 3 mld neuronów, a zatem dorównywało mózgom wielu ssaków naczelnych.

T. rex obdarzony inteligencją ssaka naczelnego byłby przerażającą bestią. My jednak mamy w tej kwestii poważne wątpliwości. Poza opartym na racjonalnych przesłankach domniemaniu, że teropody faktycznie były endotermiczne, liczba 3 mld neuronów bazuje na kilku innych założeniach. Pierwsze jest takie, że cała mózgoczaszka drapieżcy była zajęta przez mózg, czego jednak nie potwierdza morfologia odlewów wnętrza czaszki T. rex. Badania skamieniałości wskazują, że u wielu dinozaurów znaczną część mózgoczaszki zajmowały inne struktury, takie jak zatoki przynosowe czy naczynia krwionośne. Objętość mózgu była zatem mniejsza niż objętość wnętrza mózgoczaszki. Badania współczesnych krokodyli wskazują, że mózg T. rex mógł zajmować raczej nie więcej niż 30% całkowitej objętości mózgoczaszki.

Trzeba też zauważyć, że poszczególne regiony mózgu pełnią różne funkcje. Niektóre odpowiadają za wykonywanie tak podstawowych zadań, jak oddychanie, podczas gdy inne wspierają bardzo złożone funkcje, jak choćby mowę. Dwa gatunki o identycznej objętości kresomózgowia mogą mieć całkowicie różne zdolności poznawcze, jeśli u jednego dominują półkule mózgowe, a u drugiego powiększone struktury zmysłu powonienia. W przypadku współczesnych gatunków możliwe jest określenie granic pomiędzy różnymi regionami mózgu za pomocą takich technik, jak jądrowy rezonans magnetyczny czy też wybarwianie struktur komórkowych i tkankowych.

Zdefiniowanie tych granic u dinozaurów jest o wiele trudniejsze, ponieważ jedyne, czym dysponujemy, to ukształtowanie ich powierzchni. Jedno z nas (Balanoff) poświęciło znaczną część swojej kariery na analizowanie odlewów czaszek dinozaurów w celu oszacowania objętości głównych regionów mózgu. Z tych obserwacji wynika, że półkule mózgowe powiększyły się najbardziej u wyspecjalizowanych teropodów, takich jak owiraptory i dromeozaury – linii rozwojowych, które pojawiły się znacznie później niż tyranozauroidy. Natomiast teropody, które zróżnicowały się wcześniej, takie jak T. rex, miały względnie małe półkule mózgu, za to znaczną część ich kresomózgowia stanowiły opuszki węchowe.

Jeśli uwzględnimy objętość tkanek nienerwowych znajdujących się w mózgoczaszce, jest nieprawdopodobne, aby kresomózgowie T. rex liczyło aż 3 mld neuronów dowolnego rodzaju. Zgadzamy się, że T. rex był skutecznym drapieżnikiem, ale naszym zdaniem nie potrafił planować swoich czynności lub też koordynować grupowych polowań, jak to robią ssaki naczelne.

Jedną z fantastycznych zalet badań odlewów mózgoczaszek wykonanych za pomocą TK jest to, że możemy analizować ich wnętrze bez dokonywania destrukcji samej skamieniałości. Wirtualne krojenie skamieniałości mózgoczaszki to świetny sposób na spędzenie popołudnia. Doświadczony paleontolog, przyglądając się kolejnym skanom, potrafi na podstawie charakterystycznych punktów znajdujących się po wewnętrznej stronie kości odtworzyć granice pomiędzy kluczowymi obszarami mózgu i wyizolować te obszary na obrazach cyfrowych. Gdy za pomocą TK tniemy wirtualnie mózg plasterek po plasterku, przesuwając się od przodu ku tyłowi, pierwszą napotkaną strukturą jest opuszka węchowa. Jej kształt może być bardzo różny u dinozaurów i ich krewniaków. Opuszki aligatorów mają rozmiar małych winogron i są zlokalizowane na końcu „łodyżki” prowadzącej do dalszych części mózgu. U większości ptaków opuszki są znacznie mniejsze; u wielu gatunków są one wręcz trudne do zidentyfikowania.

Jak wskazuje jej nazwa, opuszka węchowa odpowiada za węch – zmysł, którego działanie polega na detekcji małych cząsteczek zwanych odorantami. Po dostaniu się z powietrzem do nosa odoranty łączą się z receptorami nabłonka węchowego, które za pośrednictwem neuronów komunikują się z opuszką węchową. Zadziwiające jest to, że każdy receptor jest zbudowany z innego białka odpowiadającego za rozpoznanie konkretnego odorantu. Każde z tych białek jest kontrolowane przez inny gen. Dzięki sekwencjonowaniu DNA ustalono, że ptaki mają od 282 do 688 funkcjonalnych genów receptorów węchowych.

Badania nad zmysłem węchu wymarłych dinozaurów przeprowadzili ostatnio Graham Hughes i John Finarelli z University College w Dublinie. W tym przypadku nie było oczywiście możliwe bezpośrednie policzenie genów odpowiedzialnych za receptory węchowe, ale ponieważ rozmiary opuszki są skorelowane z liczbą receptorów, można dzięki temu pośrednio ocenić efektywność zmysłu powonienia. Hughes i Finarelli stwierdzili, że generalnie dinozaury miały – w porównaniu z ptakami – proporcjonalnie większe opuszki węchowe. Wśród teropodów najmniejsze opuszki występowały u wszystkożernych ornitomimozaurów, a największe – u gatunków drapieżnych. Na szczycie listy znalazł się tyranozaur z dużą opuszką węchową sugerującą, że ten duży drapieżnik miał ponad 600 genów kodujących receptory węchowe. To więcej niż u niemal wszystkich współczesnych ptaków i mniej więcej tyle samo, ile mają koty domowe. Nasz hipotetyczny T. rex czający się na triceratopsa precyzyjnie identyfikował niesione przez wiatr zapachy, rozpoznając zarówno żywe ofiary, jak i padlinę, na długo przed ich ujrzeniem.

Inne badania wykonane na bazie komputerowych odlewów wnętrza czaszki T. rex ujawniły nieco informacji na temat ostrości jego wzroku. Nam udało się w ten sposób wyizolować ośrodki wzroku, stwierdzając, że względne rozmiary tych struktur są podobne u wymarłych teropodów i współczesnych ptaków. Z tego wynika, że ptaki musiały odziedziczyć ostrość wzroku po swoich nieptasich przodkach. Ptaki, jak wiemy, doskonale widzą – orzeł może dostrzec królika z odległości prawie kilometra, a lecąca mewa zauważyć rybkę długości 2 cm i wyłowić ją spod wody. Ptaki polegają głównie na zmyśle wzroku, co odzwierciedla budowa ich mózgu. Ośrodki wzroku znajdujące się tuż za półkulami mózgowymi należą do najważniejszych regionów ich mózgu. Zazwyczaj tak jest, że im więcej miejsca zajmuje dany obszar mózgu, tym jest on ważniejszy dla zwierzęcia. Bez wątpienia dotyczy to również struktur odpowiedzialnych za przetwarzanie informacji wizualnych.

Niektóre cechy zmysłu wzroku u wymarłych dinozaurów możemy wydedukować na podstawie ich powiązań ewolucyjnych. Na przykład zarówno ptaki, jak i krokodyle – najbliżsi krewni mezozoicznych dinozaurów – mają w siatkówce oka receptory potrzebne do postrzegania barw. Zatem dinozaury najprawdopodobniej również rozróżniały kolory. Zmysł wzroku jest jednak bardzo skomplikowany. Jego dokładniejsze zrekonstruowanie u dinozaurów wymaga pogłębionych analiz.

Jedną z cech, dzięki której ptaki drapieżne są tak doskonale przystosowane do chwytania zdobyczy, jest widzenie stereoskopowe zwiększające głębię widzenia. Adaptacja, za której sprawą powstaje taka wyrafinowana umiejętność, jest zaskakująco prosta i sprowadza się do położenia gałek ocznych. Zwierzęta z oczami umieszczonymi po bokach głowy, na przykład gekony, nie mają nakładających się na siebie pól widzenia, dlatego nie widzą dobrze w trzech wymiarach. Zwierzęta z oczami umieszczonymi z przodu głowy mają dwa pola widzenia, które się częściowo nakładają. W tej strefie trójwymiarowego widzenia każde z oczu przetwarza informacje wizualne z nieco innej perspektywy – zdolność tę nazywamy widzeniem stereoskopowym.

Spróbuj skoncentrować swój wzrok na przedmiocie znajdującym się przed tobą w odległości około 30 cm, zamknij na zmianę jedno, a potem drugie oko. Wyda ci się, że przedmiot się poruszył, ponieważ będziesz widział ten sam obraz, ale pod nieco innym kątem. Mózg integruje te różniące się perspektywy w jeden obraz mający głębię. Zwierzęta z bocznie umieszczonymi oczami oceniają odległość, spoglądając najpierw jednym okiem, potem odwracając głowę i spoglądając drugim – jest to niezbyt wyszukana technika. Dla drapieżnika widzenie obuoczne jest szczególnie przydatne, ponieważ umożliwia mu skupienie wzroku na ofierze bez konieczności zmieniania pozycji głowy, co mogłoby zdradzić jego obecność.

Aby ustalić, czy wymarłe zwierzę było obdarzone widzeniem stereoskopowym, musimy przyjrzeć się pozycji jego oczodołów. Kent Stevens z University of Oregon podszedł do tematu w sposób bardzo kreatywny: wyrzeźbił głowy kilku teropodów na podstawie struktury ich szkieletów. Dzięki temu był w stanie określić ich pola widzenia z uwzględnieniem takich przeszkód, jak rogi czy wydłużone pyski. Stwierdził, że T. rex miał oczy skierowane do przodu oraz wąski pysk, który nie ograniczał mu pola widzenia, a ostrością wzroku dorównywał jastrzębiowi. Inaczej niż fikcyjny T. rex z „Parku Jurajskiego”, potrafił również zapolować na nieruchome zwierzę. Deinonychozaury, takie jak troodon czy welociraptor, prawdopodobnie potrafiły jeszcze efektywniej namierzać potencjalne ofiary. Dzięki głowom nieco pochylonym do przodu zyskiwały szersze pole widzenia oraz jeszcze większą głębię – pod tym względem mogły dorównywać sowie.

Oczodoły mogą nam powiedzieć nie tylko o postrzeganiu głębi przez wymarłe zwierzęta. Rozmiary tych jam i sąsiadujących z nimi kości dostarczają wskazówek na temat wielkości gałek ocznych. Większe oczodoły to zwykle większe gałki oczne. Te są zazwyczaj relatywnie większe w stosunku do rozmiarów głowy u zwierząt prowadzących nocny tryb życia, ponieważ w ich siatkówkach znajduje się więcej receptorów czułych na światło. Co więcej, gałki oczne wielu zwierząt, w tym niektórych ryb, wymarłych ssaków oraz gadów (w tym nieptasich dinozaurów i ptaków), mają kostne lub chrzęstne pierścienie wbudowane w zewnętrzną, włóknistą warstwę gałki ocznej zwaną twardówką. Ponieważ kość jest sztywna, te twardówkowe pierścienie ograniczają ruchy gałki ocznej i mają wpływ na maksymalną szerokość otwarcia źrenicy, od czego z kolei zależy, ile światła dotrze do siatkówki. Większe pierścienie twardówkowe pozwalają na szersze otwarcie źrenicy i dopuszczają więcej światła do oka.

Kilka lat temu Balanoff była członkinią zespołu badawczego, którym kierował Jonah Choiniere z University of the Witwatersrand w Republice Południowej Afryki. Naukowcy analizowali rozmiary kostnych pierścieni w oczodołach nieptasich dinozaurów, aby dowiedzieć się, czy preferowały one dzienny, czy też nocny tryb życia. Ponieważ pierścienie twardówki nie są przyczepione do żadnych kości czaszki, łatwo odłączają się od reszty szkieletu i rzadko zachowują jako skamieniałości. Od czasu do czasu udaje się natrafić na takie znalezisko i zwykle są one oddzielone i przemieszczone. Badanie przeprowadzone z pomocą TK polegało na wyszukiwaniu pierścieni na obrazach, następnie ich cyfrowym wyizolowaniu oraz zrekonstruowaniu w obrębie oczodołów. Autorzy po przeanalizowaniu proporcji oczodołów i pierścieni twardówki doszli do wniosku, że wiele dinozaurów było aktywnych głównie w ciągu dnia.

Ale jeden z dinozaurów – mający rozmiary kota domowego teropod Shuvuuia deserti z rodziny alwarezaurów – różnił się od reszty analizowanych okazów. Badacze zbadali jego czaszkę odnalezioną w pochodzących z później kredy osadach pustynnych Mongolii, odkrywając cechy upodabniające go do współczesnej płomykówki, która, jak wiemy, jest doskonale przystosowana do nocnego życia. Ten popularny gatunek sowy ma wielkie oczodoły z pokaźnymi pierścieniami twardówkowymi, dzięki którym może bardzo szeroko otworzyć źrenice, wpuszczając olbrzymie ilości światła do oka, co pozwala jej widzieć nawet w największych ciemnościach. Obecność tych samych cech u alwarezaurów sugerowała, że one także były nocnymi myśliwymi.

Dotychczas nikt nie analizował oczodołów T. rex, by dowiedzieć się, kiedy mógł on być najaktywniejszy. Wiemy jednak, że drapieżca miał duże oczodoły kształtem przypominające dziurkę od klucza. Gdyby oko zajmowało je całe, moglibyśmy sądzić, że T. rex był zwierzęciem nocnym. Jednakże pierścienie twardówkowe gatunków blisko z nim spokrewnionych świadczą, że gałka oczna zajmowała niewielką część oczodołu – dlatego nie mogła raczej otrzymywać tyle światła, ile byłoby potrzebne do dobrego widzenia w ciemnościach. W istocie, cyfrowe analizy naprężeń czaszkowych, które wykonał Stephan Lautenschlager z University of Birmingham, wskazują, że wielkie oczodoły T. rex powstały nie po to, aby pomieścić duże gałki oczne, ale aby zmniejszyć naprężenia powstające podczas zaciskania potężnych szczęk.

W tylnej części czaszki kręgowców znajduje się interesująca i złożona struktura: ucho wewnętrzne. Choć technicznie rzecz biorąc nie jest ono częścią mózgu, to stanowi ważny narząd zmysłów przesyłający mnóstwo informacji do mózgu. Dwa z nich – zmysł równowagi i zmysł słuchu – są kontrolowane przez dwa różne fragmenty błędnika, który wchodzi w skład ucha wewnętrznego. Błędnik składa się z kanałów półkolistych, zapętlonych struktur, które rejestrują rotacyjne ruchy głowy, przedsionka, który rejestruje ruchy na boki oraz przód-tył, oraz ślimaka reagującego na drgania akustyczne. Ucho wewnętrzne jest wypełnione płynem, który z pomocą komórek rzęsatych wychwytuje różne typy informacji.

W 2021 roku Michael Hanson, obecnie zatrudniony w Smithsonian Institution, wraz ze współpracownikami przeprowadził skomplikowane analizy kształtu kanałów półkolistych i przedsionka, by dowiedzieć się czegoś więcej na temat sposobu poruszania się nieptasich dinozaurów. Zespół stworzył wirtualne odlewy ucha wewnętrznego, by ocenić, jak mógł wyglądać błędnik u żywego osobnika. Dane wskazywały, że większość dinozaurów chodziła i biegała po ziemi. Ale u dinozaurów z linii rozwojowej wiodącej do ptaków struktura ucha wewnętrznego się zmieniła. Powiększyły się m.in. kanały półkoliste, co umożliwiło zwierzętom wykonywanie i interpretowanie bardziej złożonych ruchów głową.

T. rex nie miał długich kanałów półkolistych, co wskazuje, że potrafił jedynie chodzić i biegać. Ale niektóre troodony blisko spokrewnione z welociraptorem miały ucho wewnętrze mogące rejestrować złożone ruchy ciała związane z lataniem. Te zwierzęta prawdopodobnie opanowały lot ślizgowy lub jakąś inną bardzo prymitywną formę unoszenia się w powietrzu jeszcze przed pojawieniem się ptaków wyposażonych w skrzydła.

Możemy też zajrzeć do ślimaka, by poszukać wskazówek na temat zmysłu słuchu. Długość ślimaka jest skorelowana z czułością słuchu. Dłuższy przewód ślimakowy pozwala na wydłużenie brodawki podstawnej (papilla basilaris, występujący u ptaków, gadów i płazów narząd homologiczny do narządu Cortiego u ssaków), struktury wyposażonej w komórki rzęsate reagujące na wibracje akustyczne. U jaszczurek i żÓłwi ślimak jest zwykle krótki i gruby – jest on lepiej dopasowany do odbierania niskich dźwięków. U krokodyli i ptaków jest odwrotnie – ich dłuższy i cieńszy ślimak potrafi lepiej odbierać dźwięki wysokie.

Wiele ptaków wyśpiewuje melodyjne pieśni podczas godów oraz podczas obrony swojego terytorium. Zapewne dlatego są one bardziej czułe na wysokie tony takich wokaliz. Jednakże wydłużony ślimak pojawił się nie u ptaków, ale u wspólnego przodka ptaków i krokodyli. Zaskakujące jest więc to, że wokalizy tych drugich ograniczają się do pomruków wydawanych zamkniętą paszczą – nie są to dźwięki, w których odbiorze wyspecjalizował się wydłużony ślimak. Dlaczego zatem krokodyle były w niego wyposażone? Tego nie wiedziano.

Hanson z zespołem zaproponowali zgrabne wyjaśnienie tajemnicy. Wysunęli hipotezę, która mówi, że wydłużony ślimak u krokodyli, wymarłych dinozaurów i ptaków, w porównaniu z tymi liniami rozwojowymi gadów, które wystartowały wcześniej, jest efektem ewolucji opieki rodzicielskiej. W przeciwieństwie do większości gadów, krokodyle troszczą się o swoje dzieci. I inaczej niż większość młodych gadów, dzieci krokodyli szczebioczą, by przyciągnąć uwagę rodziców. Być może przodkowie ptaków i krokodyli wyspecjalizowali się w odbieraniu wysokich tonów, by lepiej słyszeć swoje dzieci, a nie partnerów godowych i rywali.

Hipoteza ma interesujące implikacje dotyczące ewolucji ptasiego śpiewu. W tym scenariuszu młodociane dinozaury mogły również świergotać, chcąc zwrócić na siebie uwagę, ale dorosłe osobniki mogły wydawać już tylko proste, niskie dźwięki. Podczas przejścia od dinozaurów do ptaków u części linii rozwojowych została zachowana umiejętność wydawania wysokich, melodyjnych tonów również przez dorosłe osobniki. Wydłużenie ślimaka, początkowo faworyzowane przez dobór naturalny ze względu na wydłużenie opieki rodzicielskiej, otworzyło drogę do ptasich śpiewów.

Ale ewolucja nie działa w jednym kierunku. Przeczesując dane dotyczące dinozaurów Hanson i jego współpracownicy natknęli się na nadzwyczaj krótki ślimak u aliorama (Alioramus), kuzyna tyranozaura. Odkrycie sugerowało, że ten wielki teropod utracił wrażliwość na wysokie tony. Badacze spekulowali, że alioram mógł pozostawiać swoje potomstwo bez opieki, usuwając w ten sposób presję selekcyjną na reagowanie na odgłosy dzieci.

Kształt ślimaka pomógł nam także w zrozumieniu ekologii ekscentrycznych nocnych alwarezaurów. Balanoff i jej współpracownicy odkryli, że u szuwui (Shuvuuia) był tak długi, że zwijał się aż pod podstawę czaszki. Podobną cechę spotykamy u współczesnych ptaków żerujących nocą, takich jak sowy. Struktura przewodu ślimakowego u szuwui wskazuje, że jego zmysł słuchu był dostrojony do bardzo wysokich dźwięków wydawanych na przykład przez owady. Badacze doszli więc do wniosku, że ten mały dinozaur grasował po pustyniach Azji Środkowej, uganiając się w ciemnościach za takimi małymi ofiarami.

Większość ludzi uważa paleontologię za dyscyplinę naukową polegającą głównie na badaniach terenowych z oskardem w dłoni w egzotycznych, pustynnych krajobrazach, gdzie w romantycznej letniej aurze wydobywa się spod ziemi skamieniałości dawno wymarłych zwierząt. Dzisiaj jednak paleontolodzy równie często dokonują wielu ważnych odkryć w laboratoriach, korzystając z najnowocześniejszej aparatury służącej biomedycynie i neuronaukom. Dopiero połączenie tak różnych taktyk umożliwia rekonstrukcję tego, co naprawdę mogło się zdarzyć wtedy, kiedy T. rex wypatrzył triceratopsa.

Badania, które przeprowadziliśmy, mówią nam, że podobnie jak współczesne drapieżniki, T. rex miał duży mózg w porównaniu ze swoją roślinożerną ofiarą. Duża część tego mózgu odpowiadała za przetwarzanie bodźców zapachowych, a zatem tyranozaur był zapewne bardzo wyczulony na woń kolejnego posiłku, który dzięki świetnemu węchowi potrafił zlokalizować z dużej odległości, niezależnie od tego, czy był to żywy triceratops pasący się pod lasem, czy też już martwy i rozkładający się na słońcu. Gdy drapieżca poczuł woń, zaczynał rozglądać się po okolicy za oznakami obecności potencjalnej ofiary, korzystając przy tym z umiejętności stereoskopowego widzenia. Mógł z daleka skupić wzrok na nieuważnym osobniku, który oddalił się od stada.

Pędzący przez zarośla T. rex, mógł spłoszyć małego troodona siedzącego w gnieździe ukrytym pośród gałęzi drzewa. Korzystając ze swoich doskonale rozwiniętych zdolności motorycznych i powiększonego błędnika w uchu wewnętrznym, troodon mógł lotem ślizgowym opuścić swoje gniazdo i starać się odciągnąć uwagę drapieżnika od szczebioczących w gnieździe dzieci. Zaalarmowany hałasem triceratops mógł przerwać objadanie się roślinami i szybko powrócić do stada zapewniającego mu bezpieczeństwo. Wciąż jest to dość kiczowaty obrazek z pradawnej przeszłości, ale w znacznie większym stopniu oparty na wiedzy naukowej.

***

Amy M. Balanoff zajmuje stanowisko assistant professor w dziedzinie anatomii funkcjonalnej i ewolucji na Johns Hopkins University. Zajmuje się rekonstruowaniem historii ewolucyjnej mózgu współczesnych ssaków.

Daniel T. Ksepka jest paleontologiem i kuratorem naukowym w Bruce Museum w Greenwich w stanie Connecticut. Prowadzi badania nad ewolucją ptaków i gadów.