Мозг спинозавров возрастом 125 млн. лет обнаружен с помощью компьютерной томографии

Художественный портрет Ceratosuchops и ориентация эндокаста в черепе. Спинозавры — группа плотоядных тероподных динозавров, живших в меловом периоде. Для них характерны вытянутые, похожие на крокодильи, рыла и крупные парусоподобные структуры на спине, которые, возможно, использовались для демонстрации или регулирования температуры тела. Спинозавры были одними из самых крупных хищников своего времени: длина некоторых видов достигала 15 м. Credit: Anthony Hutchings

Группа ученых из Саутгемптонского университета и Университета Огайо успешно реконструировала внутренние уши и мозг двух спинозавров из Великобритании, что позволило пролить свет на то, как эти грозные плотоядные существа взаимодействовали с окружающей средой.

Спинозавры — необычная группа хищных тероподовых динозавров, обладавших длинными, как у крокодила, челюстями и коническими зубами. Эти приспособления помогали им вести в некотором роде водный образ жизни, преследуя берега рек в поисках добычи, среди которой были и крупные рыбы. Такой образ жизни сильно отличался от более привычных нам теропод, таких как аллозавр и тираннозавр.

Чтобы лучше понять эволюцию мозга и органов чувств спинозавров, специалисты просканировали окаменелости Baryonyx из Суррея и Ceratosuchops с острова Уайт. Эти два вида являются самыми древними спинозаврами, для которых известен материал мозговых оболочек. Эти огромные существа бродили по планете около 125 млн. лет назад. Мозговые оболочки обоих экземпляров хорошо сохранились, и специалисты в цифровом формате реконструировали внутренние мягкие ткани, которые давно сгнили.

Исследователи обнаружили, что обонятельные луковицы, воспринимающие запахи, не были особенно развиты, а ухо, вероятно, было настроено на низкочастотные звуки. Части мозга, отвечающие за устойчивость головы и фиксацию взгляда на добыче, возможно, были менее развиты, чем у более поздних, более специализированных спинозавров.

Результаты исследования должны быть опубликованы в журнале Journal of Anatomy.

Трехмерная реконструкция полости мозга и связанных с ней нервов и кровеносных сосудов в мозговой оболочке культового британского спинозавра Baryonyx walkeri. Credit: WitmerLab/Chris_Barker

«Несмотря на необычную экологию, мозг и органы чувств ранних спинозавров, по-видимому, сохраняли много общего с другими крупнотелыми тероподами — нет никаких свидетельств того, что полуводный образ жизни отразился на устройстве их мозга», — говорит аспирант Саутгемптонского университета Крис Баркер, возглавлявший исследование.

Одна из интерпретаций этих данных заключается в том, что тероподовые предки спинозавров уже обладали мозгом и сенсорными адаптациями, пригодными для ловли рыбы в неполный день, и что «все», что нужно было сделать спинозаврам, чтобы стать специализированными для полуводного существования, — это выработать необычное рыло и зубы.

«Поскольку черепа всех спинозавров настолько специализированы для ловли рыбы, удивительно видеть такие «неспециализированные» мозги», — говорит автор работы доктор Даррен Нейш. «Но результаты все равно значительны. Очень интересно получить от британских динозавров столько информации о сенсорных способностях — о слухе, обонянии, равновесии и т.д. Используя передовые технологии, мы получили практически всю информацию о мозге, которую только можно было получить из этих окаменелостей», — сказал доктор Нейш.

За последние несколько лет лаборатория EvoPalaeo Саутгемптонского университета провела значительные исследования новых спинозавров с острова Уайт. Сам Ceratosuchops был обнаружен сотрудниками лаборатории только в 2021 г., а в 2022 г. последовало открытие еще одного нового спинозавра — гигантского спинозавра White Rock. Сканирование мозга цератозухопса проводилось в Центре рентгеновской визуализации μ-Vis Саутгемптонского университета, где установлены самые мощные томографы в стране, а модель мозга будет выставлена вместе с костями в музее Dinosaur Isle в Сандауне (остров Уайт).

«Это новое исследование — лишь последнее из тех, которые можно назвать революцией в палеонтологии благодаря достижениям в области компьютерной томографии окаменелостей», — сказал соавтор исследования Лоуренс М. Витмер, профессор анатомии в остеопатическом медицинском колледже Heritage при Университете Огайо, который уже более 25 лет занимается компьютерной томографией динозавров, в том числе и Baryonyx. «Теперь мы имеем возможность оценить когнитивные и сенсорные способности вымерших животных и изучить, как развивался мозг у таких экстремальных в поведенческом отношении динозавров, как спинозавры».

Трехмерная реконструкция полости мозга (фиолетовый цвет), черепных нервов (желтый цвет), внутреннего уха (розовый цвет) и кровеносных сосудов (красный и синий цвета) британского спинозавра Ceratosuchops inferodios. Этот хищник, вероятно, обладал не слишком развитым обонянием и мог слышать низкочастотные звуки. Credit: Chris Barker

«Это новое исследование подчеркивает значительную роль британских окаменелостей в нашем постоянно развивающемся и быстро меняющемся понимании динозавров и показывает, что Великобритания — и Саутгемптонский университет в частности — находится на переднем крае исследований спинозавров», — сказал д-р Нил Гостлинг, возглавляющий лабораторию EvoPalaeoLab Саутгемптонского университета. «Спинозавры сами по себе являются одной из наиболее противоречивых групп динозавров, и данное исследование является ценным дополнением к продолжающимся дискуссиям об их биологии и эволюции».

Ссылка: «Модифицированные черепа, но консервативные мозги? Палеоневрология и эндокраниальная анатомия барионных динозавров (Theropoda: Spinosauridae)» Крис Тиджани Баркер, Даррен Нейш, Джейкоб Тренд, Лисанн Вирле Михелс, Лоренс Витмер, Райан Риджли, Кэти Рэнкин, Клэр Э. Кларкин, Филипп Шнайдер и Нил Дж. Гостлинг, 13 февраля 2023 г., Journal of Anatomy . DOI: 10.1111/joa.13837