Трицератопс имел гигантский нос, потому что он работал как радиатор для мозга

Чтобы создать такого гиганта, как трицератопс, природе пришлось проявить изобретательность в устройстве его строения. Хотя этот динозавр известен своей боевой стойкой с тремя рогами, внутренняя анатомия его черепа долгое время оставалась загадкой. Для палеонтологов огромные размеры его головы представляли собой серьезную проблему в области теплотехники. Как охладить мозг внутри гигантского костного шлема?

Согласно новым исследованиям Токийского университета, ответ кроется в радикальной биологической «перестройке». Изучая окаменелые кости с помощью компьютерной томографии, ученые обнаружили, что трицератопс обладал уникальной сетью нервов и кровеносных сосудов в своем огромном носу, который одновременно служил мощным кондиционером. Новое исследование было опубликовано в журнале The Anatomical Record.

«У трицератопсов была необычная «структура» носа», — сказал Сейширо Тада из Музея Токийского университета. «У большинства рептилий нервы и кровеносные сосуды достигают ноздрей от челюсти и носа. Но у трицератопсов форма черепа блокирует путь от челюсти, поэтому нервы и сосуды проходят через носовую ветвь».

Этот отступление позволяет предположить, что морда динозавра была гораздо большим, чем просто органом чувств. Это была важнейшая адаптация для регулирования температуры, потребовавшая полной перестройки всей передней части лица.

Чтобы заглянуть внутрь твердых, как камень, окаменелостей, команда использовала микрокомпьютерную томографию высокого разрешения (µCT) для сканирования предчелюстной кости — кости на самом кончике верхней челюсти — образца, собранного в формации Хелл-Крик. Это позволило им проследить едва заметные внутренние каналы, по которым когда-то проходили нервы и кровеносные сосуды.

Результаты их исследований оказались неожиданными. Почти у всех других рептилий чувствительность в области морды обеспечивается двумя основными нервными путями. Один идет от носовой области, а другой — от челюсти (верхнечелюстной нерв). Но у трицератопса была уникальная проблема. Его клюв эволюционировал настолько специализированным, а носовая область настолько гипертрофированной, что костная структура буквально блокировала стандартный путь для челюстного нерва.

Таким образом, эволюция нашла обходной путь. Анатомия динозавра предполагает, что нерв, обычно отвечающий за носовую полость (латеральный носовой нерв), расширил свою зону действия, взяв на себя функцию обеспечения чувствительности кончика клюва.

«По сути, ткани трицератопса эволюционировали таким образом, чтобы поддерживать его большой нос. Я понял это, когда собирал воедино напечатанные на 3D-принтере детали черепа трицератопса, как пазл», — сказал Тада.

Это была фундаментальная реорганизация черепной нервной системы, которая, по-видимому, является уникальной среди рептилий.

Это еще не все. В исследовании также рассматривался вопрос о том, почему этим животным вообще понадобились такие огромные носы. Ответ, вероятно, кроется в терморегуляции.

Крупные животные постоянно борются с законами физики: они выделяют много тепла, которое трудно сбросить. Для динозавра с такой большой головой, плотно защищенной костями и кератином, как у трицератопса, перегрев мозга представлял реальную опасность.

Исследователи обнаружили на носовых костях родственных рогатых динозавров (центрозавринов) гребни, которые очень напоминают места прикрепления дыхательных носовых раковин у современных птиц. Носовые раковины представляют собой сложные, спиралевидные структуры из кости или хряща, покрытые влажной тканью. Они действуют как радиатор в автомобиле, увеличивая площадь поверхности для прохождения воздуха. Это обеспечивает теплообмен и удержание влаги.

«Хотя мы не на 100% уверены, что у трицератопса были дыхательные носовые раковины, поскольку у большинства других динозавров нет доказательств их наличия, у некоторых птиц есть основание (гребень) для прикрепления дыхательных носовых раковин, и у рогатых динозавров также есть подобный гребень в аналогичном месте на носу. Поэтому мы делаем вывод, что у них есть дыхательные носовые раковины, как и у птиц», — сказал Тада.

Наличие этих структур ставит рогатых динозавров в эксклюзивный клуб. Хотя они распространены у млекопитающих и птиц, свидетельства наличия дыхательных носовых раковин крайне редки у нептичьих динозавров, ранее их наличие было однозначно установлено только у пахицефалозавридов .

Японские исследователи также определили местоположение носовой железы — вероятно, она расположена в углублении на носовой кости — и путь носослезного протока (слезного канала), который, по-видимому, проходит вдоль бороздки на внешней стороне слезной кости, а не пронизывает ее насквозь, как это наблюдается у крокодилов.

Эти выводы основаны на методе «филогенетической скобки ныне живущих организмов», в рамках которого палеонтологи изучают ближайших ныне живущих родственников ископаемых (в данном случае, птиц и крокодилов), чтобы сделать обоснованные выводы о мягких тканях. Выявляя «остеологические корреляты», такие как бугорки, бороздки и отверстия на кости, оставленные мягкими тканями, исследователи могут заполнить пробелы в палеонтологической летописи.

Для Тады эта работа представляет собой важную веху в понимании одного из самых известных семейств динозавров.

«Рогатые динозавры были последней группой, чьи мягкие ткани головы стали объектом подобных исследований, поэтому наше исследование заполнило последний недостающий элемент этой головоломки, связанной с динозаврами», — сказал Тада. «Далее я хотел бы заняться вопросами анатомии и функционирования других областей их черепа, таких как характерные воротники».