Nový výzkum naznačuje, že gigantický severoamerický teropod Tyrannosaurus rex mohl být ve skutečnosti ještě děsivějším predátorem, než jsme si dosud mysleli. Inteligencí a kognitivními schopnostmi totiž mohl údajně překonávat i současného paviána, tedy vysoce inteligentní africkou opici z čeledi kočkodanovitých. Kredit: Jose Asensi; Wikipedia (CC BY-SA 4.0)

Po většinu doby trvání oněch dvou století, během kterých jsou dinosauři známí vědě, platil předpoklad, že se jednalo o poměrně hloupá stvoření s velmi malými mozky. Téma inteligence dinosaurů tak bylo velmi rychle odbýváno s poukazem na jejich relativně malé mozkovny a také fakt, že vyhynuli (a byli tedy právě kvůli své nízké inteligenci evolučně neúspěšní).[1] Tento zcela mylný obraz druhohorních dinosaurů se začal hroutit ve druhé polovině 20. století, kdy se v rámci tzv. Dinosauří renesance významně změnilo chápání anatomie, fyziologie i evoluční historie této rozmanité skupiny suchozemských plazů.[2] Již v 70. letech minulého století ukázaly první výzkumy relativní velikosti mozkoven (a tzv. encefalizačního kvocientu – EQ), že ačkoliv mnozí dinosauři měli skutečně velmi malé mozky (což se týká zejména sauropodomorfů a tyreoforů), četní teropodní dinosauři měli naopak mozky až překvapivě veliké.[3] Ačkoliv nelze s velkou přesností odhadovat inteligenci pouze na základě samotné velikosti mozku, dá se předpokládat, že dinosauři s nejvyššími zjištěnými hodnotami EQ (jejichž mozek byl relativně až osminásobně větší než u stejně velkého krokodýla) mohli být stejně chytří jako dnešní krkavcovití ptáci.[4] A to není rozhodně málo, když uvážíme, že například vrána novokaledonská (Corvus moneduloides) umí vyrábět nástroje a využívají i zrcadla k získání potravy, kterou přímo nevidí.[5] Neptačí teropodi jako byl druh Bambiraptor feinbergi, Troodon formosus ale třeba i někteří ornitomimosauři tak mohli být skutečnými génii druhohorních ekosystémů – a to v době, kdy i ti nejchytřejší savci měli inteligenci srovnatelnou například s dnešními ještěrkami. V průběhu doby byly vypracovány i další zpřesněné odhady EQ různých druhů dinosaurů, které v podstatě potvrdily výsledky prvních studií, publikovaných v době Dinosauří renesance.[6] Speciálně u druhu Tyrannosaurus rex pak výzkum mozkovny v posledních desetiletích zintenzivnil díky využití počítačové tomografie a nyní už máme velmi dobrou představu o umístění a orientaci mozku (i vycházejících nervových svazků) v lebce, o jeho relativní i absolutní velikosti u různých exemplářů, o tzv. termostatu v tyranosauří lebce i o citlivosti smyslových ústrojí a dalších souvisejících jevech u „krále dravých dinosaurů“.[7]

U malého rohatého dinosaura druhu Protoceratops andrewsi byl počet nervových buněk v koncovém mozku odhadnut přibližně na půl miliardy. Tím by tento mongolský ptakopánvý dinosaurus překonával například i dnešní ploskonosé opice Nového světa. Kredit: Jordi Payà; Wikipedia (CC BY-SA 2.0)

V posledních letech už se většina badatelů shodne na tom, že tyranosauři byli v porovnání s jinými obřími teropody i na poměry doby svého výskytu relativně inteligentními zvířaty. Nebyli sice tak chytří jako někteří „srpodrápí“ deinonychosauři, překonávali ale prakticky všechny ostatní dinosaury i jiné obratlovce ve svém okolí.[8] Zatím nejdále v optimistickém hodnocení tyranosauří inteligence zašel paleontolog Stephen L. Brusatte v roce 2018, když ve své knize The Rise and Fall of the Dinosaurs: A New History of a Lost World i v následujících rozhovorech pro tisk prohlásil, že tyranosauři měli tak velký poměr mozku k velikosti těla, že mohli být inteligentní stejně jako současní šimpanzi![9] Tím by samozřejmě povýšili na nejinteligentnější dinosaury v celé historii jejich existence a museli bychom mnoho věcí ohledně jejich ekologie, způsobu života i evolučního vývoje přehodnotit. Paleontologická obec na Brusatteho výroky příliš nereflektovala, ostatně byly považovány spíše za jistý marketingový tah směřující ke knize nebo prostě jen za určitou nadsázku. Letos v červnu ale vyšla odborná studie, která dává Brussatemu částečně za pravdu – tyranosauři a další teropodní dinosauři měli být podle ní skutečně inteligentní jako současní vyšší primáti![10] Brazilská neuroložka Suzana Herculano-Houzelová z Vanderbiltovy univerzity v Nashville (Tennessee, USA) se zaměřila na porovnání množství telencefalických neuronů (nervových buněk v koncovém mozku) u současných i vyhynulých obratlovců. V případě fosilních druhů byly předpokladem pro dostatečně věrohodný odhad dvě informace – přesný objem mozkovny (získaný za pomoci počítačové tomografie a upravený na základě odhadované reálné „výplně“ objemu skutečnou nervovou tkání) a dále hustota neuronů v daném objemu mozku známá v rámci kladu, tedy vývojové skupiny, do které daný organismus spadá. Autorka využila nedávno publikovanou databázi s údaji o množství neuronů v koncovém mozku recentních ptáků a vyhynulých plazů k odhadu množství neuronů v koncovém mozku dinosaurů, ptakoještěrů a některých dalších vyhynulých obratlovců. Zohlednila přitom také předpokládaný poměr mezi objemem mozku a těla u endotermních druhů (tj. „ptačí“ typ metabolismu) a ektotermních druhů (tj. „plazí“ typ metabolismu). Získané výsledky se ukázaly být přinejmenším překvapivými.

Brazilská neurovědkyně Suzana Herculano-Houzelová (* 1972) je odbornicí v oboru komparativní neuroanatomie. Nově publikovaná studie je jejím prvním vědeckým příspěvkem zaměřeným na druhohorní neptačí dinosaury. Kredit: CPFL Cultura; Wikipedia (CC BY 2.0)

Výsledky tohoto spíše teoretického výzkumu nemusí být nutně přesné a už vůbec ne konečné, jsou ale velmi zajímavým příspěvkem k této dosud málo probádané problematice. Z mnoha zde publikovaných dat vyberme alespoň několik zajímavých příkladů – Tyrannosaurus rex měl v případě „ptačího“ a „endotermního“ typu nervové soustavy (mozek s odhadovanou hmotností 355 gramů) v koncovém mozku asi 3,4 miliardy neuronů, což mírně překonává počet neuronů v mozku současného paviána (2,9 miliardy)! Oproti tomu jen 72 gramů vážící mozek srovnatelně velkého ceratopsida rodu Triceratops obsahuje dle odhadu autorky studie jen zhruba 172 milionů telencefalických neuronů, což je jen lehce přes polovinu oproti mozku dnešního hlodavce kapybary (Hydrochoerus, 306 milionů).[11] Mimochodem, zcela stejný počet neuronů koncového mozku jako v případě kapybary má mít i obří sauropod Brachiosaurus (jehož mozek vážil kolem 186 gramů). A když už jsme u megafauny souvrství Morrison – další sauropod Diplodocus měl v mozku o hmotnosti 57 gramů asi 149 milionů telencefalických neuronů, zatímco u tyreofora rodu Stegosaurus činil tento počet v případě mozku o hmotnosti pouhých 23 gramů zhruba 84 milionů. Tyto odhady jsou však poplatné aplikaci „plazí“ verze metabolismu, jejíž přítomnost u všech těchto taxonů není jistá.

Ačkoliv byl jejich mozek podstatně menší než například u mnohem později žijícího tyranosaura, také jurští zástupci rodu Allosaurus měli dle nového výzkumu poměrně velké a výkonné koncové mozky. Podle autorky práce v tomto ohledu dokonce překonávali i dnešní asijské úzkonocé opice makaky. Kredit: Jamain; Wikipedia (CC BY-SA 4.0)

V případě „ptačího typu“ látkové výměny dominuje s již zmíněnými 3,4 miliardy telencefalických neuronů Tyrannosaurus rex, zatímco velcí alosauroidi Acrocanthosaurus (2,2 miliardy, 198 gramů) a Allosaurus (1,9 miliardy, 175 gramů) si vedou také poměrně dobře. Malý rohatý dinosaurus Protoceratops s 499 miliony neuronů v mozku o hmotnosti 28 gramů výrazně překonává ptakoještěra rodu Anhanguera (189 milionů, 8 gramů) i proslulého „praptáka“ archeopteryxe (54 milionů, 1,5 gramu).[12] Významnou roli zde samozřejmě hraje i celková velikost mozkovny, zároveň ale také hustota nervové tkáně. Malý rohatý dinosaurus Protoceratops má každopádně víc neuronů koncového mozku než například ploskonosá opice mirikina (rod Aotus) s počtem 442 milionů a 16 gramů vážícím mozkem. Obří teropodi alosaurus a akrokantosaurus[13] jsou na tom zase lépe než současná asijská opice makak (1,7 miliardy telencefalických neuronů při hmotnosti mozku 87 gramů).

Tyranosaurus je na tom pak ze všech zkoumaných dinosaurů nejlépe – jeho odhadovaných 3378 milionů neuronů v koncovém mozku činí zhruba přesně o půl miliardy víc, než kolik má současný dospělý pavián (rod Papio) ve svém 151 gramů vážícím mozku. Je to sice stále o poznání méně než v případě šimpanzů (kolem 6000 milionů neuronů v mozku vážícím zhruba 400 gramů), i tak se ale jedná o naprosto neočekávané číslo. Podle autorky je tento výsledek důkazem fantasticky znějící možnosti, že tyranosauři i další obří teropodi byli ve skutečnosti velmi schopnými a kompetentními predátory s neobvykle vyvinutými kognitivními schopnostmi a inteligencí na úrovni dnešních společenských opic. A to vše v těle o velikosti slona a se schopností relativně rychlého pohybu i velmi bystrými smysly.[14] Skutečně děsivá představa, zejména pokud jste preferovaným druhem kořisti pro tyto obří teropodí predátory. Může se snad jednat také o vysvětlení fenoménu extrémní úspěšnosti tyranosaurů na konci křídové periody?[15] Vedlejším zjištěním je dále pravděpodobná doba dosažení pohlavní dospělosti a maximální délky života, odvozené na základě počtu neuronů v části koncového mozku zvané plášť (pallium). Pro tyranosaura má činit první údaj 4 až 5 let a druhý 40 až 49 let. V případě prvního uvedeného rozpětí by se jednalo o překvapivý výsledek, protože běžně se dosažení pohlavní dospělosti u druhu T. rex odhaduje až mezi 13. a 15. rokem života.[16] Druhý údaj nicméně může být pravdivý, nejstarší dosud známý jedinec („Sue“) se totiž dožil asi 28 až 33 let.[17] V drtivé většině případů se ale velcí teropodi svého maximálního „fyziologického“ věku nedožívali, a to zejména následkem nemocí a zranění, kterých v průběhu jejich divokého a nebezpečného života nebylo nikdy poskrovnu. Výsledky tohoto výzkumu se mohou jevit jako poněkud kontroverzní a nemusí být plně akceptovány ani odbornou paleontologickou veřejností, jsou ale přinejmenším významným podnětem k dalším výzkumům a snad i k přehodnocením obecně uznávaných názorů na inteligenci a kognitivní schopnosti druhohorních dinosaurů.

Napsáno pro weby DinosaurusBlog a OSEL.

Short Summary in English: New research using a recently published database of numbers of neurons in the telencephalon of extant bird and non-avian reptiles, shows that the neuronal scaling rules that apply to these animals can be used to infer the numbers of neurons that composed the telencephalon of some dinosaur species. This indicates that theropods such as Tyrannosaurus and Acrocanthosaurus had relatively very high numbers of telencephalic neurons, which would make them very competent and successful predators.

Odkazy:

https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.06.20.496834v1

https://simple.wikipedia.org/wiki/Dinosaur_brains_and_intelligence

http://darrennaish.blogspot.com/2006/11/dinosauroids-revisited.html

https://www.sciencefocus.com/nature/inside-the-mind-of-a-dinosaur-2/

https://www.smithsonianmag.com/science-nature/the-double-dinosaur-brain-myth-12155823/

[1] Bakker, R. T. The Dinosaur Heresies, str. 15–16.

[2] Bakker, R. T. (1968). The superiority of dinosaurs. Discovery. 3 (2): 11–22.

[3] Hopson, J. A. (1977). Relative brain size and behavior in archosaurian reptiles. Annual Review of Ecology and Systematics. 8 (1): 429–448. doi: 10.1146/annurev.es.08.110177.002241

[4] Franzosa, J. W. (2004). Evolution of the Brain in Theropoda (Dinosauria). UT Dissertation.

[5] Bayern, A. M. P. von; et al. (2018). Compound tool construction by New Caledonian crows. Scientific Reports. 8 (1): 15676. doi: 10.1038/s41598-018-33458-z

[6] Larsson, H. C. E. (2001). Endocranial anatomy of Carcharodontosaurus saharicus (Theropoda: Allosauroidea) and its implications for theropod brain evolution. pp. 19–33. In: Mesozoic Vertebrate Life. Ed.s Tanke, D. H., Carpenter, K., Skrepnick, M. W. Indiana University Press.

[7] Witmer, L. M.; Ridgely, R. C. (2009). New Insights into the Brain, Braincase, and Ear Region of Tyrannosaurs (Dinosauria, Theropoda), with Implications for Sensory Organization and Behavior. The Anatomical Record. 292 (9): 1266–1296. doi: 10.1002/ar.20983

[8] Hurlburt, G. S.; Ridgely, R. C.; Witmer, L. M. (2013). Relative size of brain and cerebrum in Tyrannosaurid dinosaurs: an analysis using brain-endocast quantitative relationships in extant alligators. In Parrish, M. J.; Molnar, R. E.; Currie, P. J.; Koppelhus, E. B. (eds.). Tyrannosaurid Paleobiology. Indiana University Press. str. 134–154. ISBN 978-0-253-00947-0.

[9] Brusatte, S. (2018). The Rise and Fall of the Dinosaurs. New York, New York: HarperCollins Publishers. str. 219.

[10] Herculano-Houzel, S. (2022). Theropod dinosaurs had primate-like numbers of telencephalic neurons. biorXiv. doi: 10.1101/2022.06.20.496834

[11] Sakagami, R.; Kawabe, S. (2020). Endocranial anatomy of the ceratopsid dinosaur Triceratops and interpretations of sensory and motor function. PeerJ. 8: e9888. doi: 10.7717/peerj.9888

[12] Witmer, L. M. (2004). Inside the oldest bird brain. Nature. 430 (7000): 619–620. doi: 10.1038/430619a

[13] Franzosa, J.; Rowe, T. (2005). Cranial endocast of the Cretaceous theropod dinosaur Acrocanthosaurus atokensis. Journal of Vertebrate Paleontology. 25 (4): 859–864. doi: 10.1671/0272-4634(2005)025[0859:CEOTCT]2.0.CO;2

[14] Cotton, J. R.; et al. (2019). Lower rotational inertia and larger leg muscles indicate more rapid turns in tyrannosaurids than in other large theropods. PeerJ. 7: e6432. doi: 10.7717/peerj.6432

[15] Marshall, C. R.; et al. (2021). Absolute abundance and preservation rate of Tyrannosaurus rex. Science. 372 (6539): 284–287. doi: 10.1126/science.abc8300

[16] Woodward, H. N.; et al. (2020). Growing up Tyrannosaurus rex: Osteohistology refutes the pygmy „Nanotyrannus“ and supports ontogenetic niche partitioning in juvenile Tyrannosaurus. Science Advances. 6 (1): eaax6250. doi: 10.1126/sciadv.aax6250

[17] Cullen, T. M.; et al. (2020). Osteohistological analyses reveal diverse strategies of theropod dinosaur body-size evolution. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 287 (1939): 20202258. doi: 10.1098/rspb.2020.2258