Как динозавры наносили костедробящие укусы? Сохраняя жесткость нижней челюсти

Тираннозавры рекс (Tyrannosaurus rex) перекусывали кости, удерживая сустав в их нижней челюсти стабильным, как у аллигатора, а не гибким, как у змеи. К такому выводу пришло исследование, представленное на ежегодном собрании Американской ассоциации анатомии в рамках виртуальной встречи Experimental Biology (EB) 2021, проходившей с 27 по 30 апреля.

Исследование проливает новый свет на загадку, озадачивавшую палеонтологов. У динозавров был сустав посередине нижней челюсти, называемый внутринижнечелюстным суставом (intramandibular joint), который присутствует и у современных рептилий. Предыдущие работы предполагали, что этот сустав был гибким, как у змей и варанов, помогая хищным динозаврам удерживать в пасти сопротивляющуюся добычу. Однако было неясно, были ли челюсти вообще гибкими и как они могли быть достаточно прочными, чтобы кусать и поглощать кости, что тираннозавр, согласно данным окаменелостей, делал регулярно.

«Мы обнаружили, что эти суставы, скорее всего, вообще не были гибкими, поскольку у динозавров, таких как T. rex, есть специализированные кости, пересекающие сустав, чтобы сделать нижнюю челюсть жесткой», — сказал Джон Фортнор, аспирант по анатомии в Университете Миссури, первый автор исследования.

Фортнор и коллеги использовали КТ-сканы окаменелостей динозавров и современных рептилий для создания детальной 3D-модели челюсти T. rex. В отличие от предыдущих моделей, их симуляции включают кость, сухожилия и специализированные мышцы, которые охватывают заднюю часть челюсти (нижнюю челюсть, mandible).

«Мы моделируем челюсти динозавров таким образом, как это просто не делалось раньше. Мы первые, кто создал 3D-модель нижней челюсти динозавра, которая включает не только внутринижнечелюстной сустав, но и симулирует мягкие ткани внутри и вокруг челюсти», — отметил Фортнор.

Чтобы определить, мог ли внутринижнечелюстной сустав сохранять гибкость под силами, необходимыми для дробления кости, команда провела серию симуляций для расчета деформаций, которые возникали бы в различных точках в зависимости от того, где челюсть изгибалась. Результаты показывают, что кость, идущая по внутренней стороне челюсти, называемая преартикулярной костью (prearticular), действовала как поглотитель деформации, противодействуя изгибу в внутринижнечелюстном суставе и сохраняя нижнюю челюсть жесткой.

Команда планирует применить свой подход моделирования к другим видам динозавров, чтобы лучше понять механику укуса среди динозавров и, возможно, помочь исследователям лучше понять и современных существ.

«Поскольку нижние челюсти динозавров на самом деле устроены очень похоже на челюсти ныне живущих рептилий, мы можем использовать анатомию современных рептилий, чтобы понять, как строить наши модели челюстей. В свою очередь, открытия, которые мы делаем о нижней челюсти T. rex, могут дать больше ясности в отношении разнообразия функций питания у современных рептилий, таких как крокодилы и птицы», — заключил Фортнор.