Schematická kresba zachycující živočichy, kteří byli předmětem nového vědeckého výzkumu. Oranžovo-červená barva odpovídá vysoké rychlosti metabolismu a pravděpodobně také „teplokrevnosti“, zatímco modrá barva značí pomalejší metabolismus a nejspíš i „studenokrevnost“. Plazopánví dinosauři a kupodivu i mořští plazi plesiosauři byli tedy nejspíš teplokrevní, zatímco ptakopánví dinosauři měli metabolismus podobnější dnešním studenokrevným plazům. Zleva doprava: Plesiosaurus, Stegosaurus, Diplodocus, Allosaurus, kolibřík kalypta. Kredit: Jasmina Wiemann

Nadpis tohoto článků není zcela přesný, což je malá daň za jeho potenciální čtenářskou atraktivitu. Přesnější by ale bylo napsat, že „druhohorní neptačí dinosauři byli v některých případech teplokrevní podobně jako jejich vývojoví potomci ptáci“. V tomto na první pohled jaksi triviálním sdělení je obsaženo rozuzlení hádanky, která zaměstnávala mnohé vědce prakticky od doby samotného objevení dinosaurů ve 20. letech 19. století.[1] V polovině zmíněného století už byli dinosauři vědeckou i obecnou veřejností vnímáni jako obří formy současných studenokrevných plazů, čestnou výjimkou v tomto směru byl Sir Richard Owen, který dinosaury roku 1841 pojmenoval a dobře si povšiml jejich anatomicky pokročilých znaků ve stavbě kostry.[2] Owen tak již před 170 lety věděl, že dinosauři měli relativně štíhlou postavu se vzpřímenýma nohama. Kromě toho už usuzoval i na možnost, že se oběhová a dýchací soustava dinosaurů mohla podobat spíše těm, které dnes najdeme u aktivních a teplokrevných savců, nikoli u plazů.[3] Ještě o krok dál zašel o dvě desetiletí později přírodovědec Thomas Henry Huxley, který předběhl svoji dobu o celé století – vyslovil totiž kontroverzní, ale správnou myšlenku, že se ptáci přímo vyvinuli z menších dravých dinosaurů.[4] Teprve v roce 1969 však byla publikována monografie Johna Ostroma o kostře dromeosauridního teropoda druhu Deinonychus antirrhopus.[5] Ta v podstatě odstartovala slavnou éru v dějinách paleontologie obratlovců, tzv. Dinosauří renesanci. Vůdčí postavou této malé vědecké revoluce byl zejména Ostromův student Robert T. Bakker. Kontroverzní, ale přesvědčivý a agilní Bakker brzy šokoval veřejnost sérií článků, ve které dinosaury představil jako úplně jiné tvory, než za jaké byli do té doby považováni.[6] Za pomoci histologie, nové systematiky, ekologických modelů a otevřené, přístupné mysli tak vykouzlil svět aktivních teplokrevných dinosaurů s rychlým a výkonným metabolismem. Tato změna pohledu na dinosaury vyústila například i v ikonický snímek Jurský park a všechna jeho pokračování. V posledních letech se nicméně od přehnaného vyzdvihování domnělé teplokrevnosti druhohorních neptačích dinosaurů poněkud ustupuje. Jedním z důvodů je i fakt, že o metabolismu těchto druhohorních živočichů jednoduše nemáme dostatek podrobných informací, abychom tuto fyziologickou hádanku dokázali s jistotou rozluštit.[7]

Podle výsledků nové vědecké práce byli teplokrevní také všichni sauropodní dinosauři. Jedním z nich je i středně velký dikreosaurid druhu Amargasaurus cazaui, žijící v době před 129 až 122 miliony let na území současné Argentiny. Kredit: Fred Wierum, Wikipedia (CC BY-SA 4.0)

Hlavní příčinou je ale skutečnost, že se jedná o komplexní problematiku a živočišstvo v žádném případě nemůžeme rozdělit jednoduše na formy „studenokrevné“ a „teplokrevné“. Onou „teplokrevností“ totiž můžeme mít na mysli hned tři různé fyziologické stavy – homoiotermii (udržování poměrně stálé tělní teploty); tachymetabolismus (udržování relativně vysoké míry bazálního metabolického výdeje, tedy poměrně konstantního výdeje energie v klidovém stavu) a endotermii (schopnost vytvářet vnitřní teplo a nebýt tak závislý na teplotě okolního prostředí).[8] U velkých dinosaurů s tělesnou hmotností v řádu jednotek až desítek tun vědci dlouhodobě předpokládají tzv. gigantotermii (či inerciální homoiotermii), v podstatě tak vysokou tepelnou kapacitu, že k významnějším poklesům by u nich docházelo až v řádu desítek hodin (přibližně jednoho nebo dvou dnů), což by postačovalo k postupné adaptaci na teplotní změny.[9] Možnost endotermie u druhohorních dinosaurů významně podpořily také výzkumy kostní histologie, kosterní anatomie (zejména v souvislosti s přítomností vzdušných vaků, zabíhajících do kostí) a přítomnost integumentu v podobě tělesného opeření (v různém stupni vývoje). Dnes vědci předpokládají, že vysokou úroveň metabolismu měli již vývojoví předkové dinosaurů ve formě pokročilých dinosauromorfních archosaurů.[10] Bylo také zjištěno, že někteří dinosauři trvale žili v někdejších polárních oblastech a výzkumy jasně dokázaly, že zástupci mnoha druhů kachnozobých dinosaurů rostli extrémně rychlým tempem (což jsou rovněž indikátory „teplokrevnosti“).[11] Nejvýznamnějším dokladem pro rychlý metabolismus u neptačích dinosaurů však dosud byly výzkumy založené na stanovení poměru izotopů kyslíku ve fosilních kostech dinosaurů. Už v roce 1999 takto někteří badatelé dokládali teplokrevnost obřích teropodů druhu Tyrannosaurus rex a Giganotosaurus carolinii, ačkoliv při tom dospěli k závěru, že metabolismus těchto teropodů byl přece jen pomalejší než u současných savců.[12] V průběhu doby se objevily také opačné výsledky, naznačující „studenokrevnost“ přinejmenším u některých dinosaurů – ať už se jednalo o přítomnost sezónních přírůstků na průřezech dlouhých kostí (nyní ale není tento jev pokládán za indikátor nízké úrovně metabolismu), doklady behaviorální termoregulace u spinosaura a ouranosaura (v podobě hřbetní „plachty“), absence dinosauřích dýchacích cest („skořep“) v nozdrách a podobně.[13] Přesto postupně převážil názor, že alespoň většina dinosaurů byla endotermní – už jen proto, že dokázali po extrémně dlouhou dobu dominovat nad druhohorními savci.

Stegosauři, mezi které patří i tento kosterní exemplář východoafrického druhu Kentrosaurus aethiopicus, měli pomalý metabolismus a mohli být ektotermní podobně jako dnešní plazi. Není ale jisté, do jaké míry byli tito i všichni ostatní ptakopánví dinosauři limitováni a případně pak znevýhodněni oproti svým fyziologicky „výkonnějším“ plazopánvým příbuzným. Kredit: H. Zell; Wikipedia (CC BY-SA 3.0)

A co tedy přináší nová vědecká práce, publikovaná koncem letošního května?[14] Možná definitivní verdikt ve věci dinosauří teplokrevnosti. Molekulární paleobioložka Jasmina Wiemannová z Yaleovy univerzity se svým týmem měřila ve třiceti dinosauřích stehenních kostech biomarkery oxidačního stresu za pomoci Ramanovy a infračervené spektroskopie látky zvané thioethery (organosulfidy). Ty vznikají jako vedlejší produkt při procesu, kdy je v buňkách kyslík přeměňován v energii. Jejich vyšší množství pak odpovídá vyšší spotřebě kyslíku, která je typická pro endotermní živočichy. Výsledky jsou velmi zajímavé a překvapivé – zatímco u plazopánvých dinosaurů (Saurischia – primárně draví teropodi a velcí až gigantičtí sauropodomorfové) naznačují „teplokrevnost“, u ptakopánvých (Ornithischia – zejména ornitopodi, tyreofoři a marginocefalové, tedy například všichni „obrnění“, „rohatí“ a „tlustolebí“ dinosauři) je tomu naopak. Opravdu byl ale Tyrannosaurus teplokrevný, zatímco Stegosaurus měl úroveň svého metabolismu podobnější dnešním plazům? Nový výzkum to skutečně naznačuje, ale někteří paleontologové varují před unáhlenými soudy. Ptakopánví dinosauři nemuseli být nutně ektotermové, protože některé ukazatele rychlosti a míry metabolismu nebyly v novém výzkumu zahrnuty. Jedná se například o průměr a celkovou velikost cév, svědčící o objemnějším krevním průtoku, přičemž někteří hadrosauridi měli tyto cévy extrémně velké (vešel by se do nich i prst dospělého člověka). U zmíněného „teplokrevného“ tyranosaura byla navíc zjištěna relativně nízká úroveň rychlosti metabolismu, dokonce pak jedna z nejnižších mezi plazopánvými dinosaury. Nový výzkum každopádně zaujal paleontology i geochemiky a je nepochybně velmi přínosným pohledem na tuto problematiku. Do budoucna by bylo vhodné provádět podobné testování také s dinosauřími fosiliemi z oblastí, kde bylo klima podstatně chladnější nebo proměnlivější. Výsledky výzkumu fosilií dinosaurů žijících v extrémních podmínkách by totiž ještě lépe ukázal, jak se tito evolučně úspěšní archosauři dokázali stát dominantní složkou megafauny na dobu přesahující 135 milionů let.[15]

Napsáno pro weby DinosaurusBlog a OSEL.

Short summary in English: A decades-long debate among paleontologists – whether Mesozoic non-avian dinosaurs were cold- or warm-blooded – has been probably resolved, with new research published in Nature, providing a new clever technique for analyzing extinct animal metabolisms.

Odkazy:

https://www.sciencedaily.com/releases/2022/05/220525110846.htm

https://www.popsci.com/animals/dinosaurs-warm-cold-blooded-metabolism/

https://www.nhm.ac.uk/discover/news/2022/may/dinosaurs-may-have-evolved-from-warm-blooded-ancestor.html

https://www.livescience.com/dinosaur-metabolism-warm-cold-blooded

https://cosmosmagazine.com/history/dinosaurs-birds-warm-blooded/

[1] Lucas, S. G. (2000). Dinosaurs: The Textbook (3rd ed.). McGraw-Hill Companies, Inc. (str. 1–3)

[2] Farlow, J. O.; Brett-Surman, M. K. (1997). The Complete Dinosaur. str. ix–xi, Preface, „Dinosaurs: The Terrestrial Superlative“ by James O. Farlow and M. K. Brett-Surman.

[3] Owen, R. (1841). Report on British fossil reptiles. Part II. Report of the Eleventh Meeting of the British Association for the Advancement of Science; Held at Plymouth in July 1841. Report of the … Meeting of the British Association for the Advancement of Science (1833): 103.

[4] Huxley, T. H. (1870). Further evidence of the affinity between the dinosaurian reptiles and birds. Quarterly Journal of the Geological Society of London. 26 (1–2): 12–31.

[5] Ostrom, J. H. (1969). Osteology of Deinonychus antirrhopus, an unusual theropod from the Lower Cretaceous of Montana. Peabody Museum of Natural History Bulletin. 30: 1–165.

[6] Bakker, R. T. (1972). Anatomical and Ecological Evidence of Endothermy in Dinosaurs. Nature. 238 (5359): 81–85.

[7] Reid, R. E. H. (1997). Dinosaurian Physiology: the Case for „Intermediate“ Dinosaurs“. In Farlow, J.O.; Brett-Surman, M. K. (eds.). The Complete Dinosaur. Bloomington: Indiana University Press. str. 449–473.

[8] Missell, C. A. (2004). Thermoregulatory adaptations of Acrocanthosaurus atokensis – evidence from oxygen isotopes. North Carolina State University (závěrečná práce).

[9] Seymour, R. S. (2013). Maximal Aerobic and Anaerobic Power Generation in Large Crocodiles versus Mammals: Implications for Dinosaur Gigantothermy. PLOS ONE. 8 (7): e69361.

[10] Legendre, L. J.; et al. (2016). Palaeohistological Evidence for Ancestral High Metabolic Rate in Archosaurs. Systematic Biology. 65 (6): 989–996.

[11] Woodward, H. N.; et al. (2015). Maiasaura, a model organism for extinct vertebrate population biology: A large sample statistical assessment of growth dynamics and survivorship. Paleobiology. 41 (4): 503–527.

[12] Barrick, R. E.; Showers, W. J. (1999). Thermophysiology and biology of Giganotosaurus: comparison with Tyrannosaurus. Palaeontologia Electronica. 2 (2).

[13] Fastovsky, D. E.; Weishampel, D. (2009). Dinosaurs: A concise natural history. Cambridge University Press (str. 255).

[14] Wiemann, J.; et al. (2022). Fossil biomolecules reveal an avian metabolism in the ancestral dinosaur. Nature. 606: 522–526.

[15] Tennant, J. P.; et al. (2018). How has our knowledge of dinosaur diversity through geologic time changed through research history?. PeerJ. 6: e4417.