Byli dinosauři teplokrevní? Nový výzkum nás posouvá blíž k rozřešení letité záhady
Pokud budeme dinosaury považovat za „přerostlé ještěrky“, pak lze automaticky předpokládat, že byli studenokrevní podobně jako dnešní plazi. Řada vodítek však napovídá, že tomu nejspíš bylo zcela naopak. A nedávná studie vnáší do dlouholetého vědeckého sporu nové světlo
Jak vlastně vzniká vnitřní tělesné teplo? Hlavní úlohu hrají mitochondrie – buněčné organely, které lze označit za motory života. Právě v nich se odehrávají procesy někdy nepřesně popisované jako buněčné dýchání, jejichž výsledek tvoří uvolnění energie. Mitochondrie nalezneme ve všech živočišných buňkách, liší se však jejich počet a hustota: Vzhledem ke svižnějšímu metabolismu teplokrevných zvířat je logické, že má jejich tkáň podstatně vyšší množství zmíněných organel.
Zhruba z osmi tisíc známých druhů plazů je teplokrevný pouze jediný – argentinský teju pruhovaný. V drtivé většině tudíž patří mezi tzv. ektotermní živočichy, kteří svou vnitřní teplotu regulují pomocí vnějšího prostředí a své chování uzpůsobují aktuálnímu počasí (viz Teplo, nebo zima?). Byli však dinosauři nutně stejní?
Teplokrevnost neboli endotermie má své výhody i nevýhody. Zvíře s teplou krví je sice nezávislé na denních cyklech a kolísání teplot, nicméně „provoz“ jeho organismu je výrazně náročnější na energii, tedy na hledání potravy a její dostupnost. Pobyt v podstatně chudším prostředí s nedostatkem živin tak může být extrémně obtížný a nevýhodný, přičemž se daný druh dokonce může „rozhodnout“ resetovat „evoluční hodiny“: Někteří vědci například věří, že se dnešní studenokrevní krokodýli vyvinuli z teplokrevných předchůdců, protože to bylo pro přežití výhodnější. Otázka dinosaurů tak zůstávala dlouho nevyřešená.
Vzácná shoda
Nejvíc odborné pozornosti přitahují tzv. neptačí dinosauři, jejichž příbuznost se současnými ptáky je daleko méně zřetelná. Vycházet tak můžeme pouze z kosterních nálezů: Uvažujeme-li o teplokrevnosti, měly by vykazovat nějaké adaptace k získávání velkého množství potravy za relativně kratší dobu, než je tomu u zvířat studenokrevných.
Již před půlstoletím zjistil tým uznávaného paleontologa Roberta T. Bakkera, že mnohé fosilie zahrnují odpovídající uzpůsobení pohybového a čelistního aparátu. Na aktivní způsob života ukazují mimo jiné vzpřímené končetiny, umožňující poměrně rychlý pohyb: Dokonce i obří sauropodi a zdánlivě neohrabaní ankylosauři patřili mezi relativně výkonné chodce, schopné za den urazit značné vzdálenosti. Za další vodítko lze považovat poměry dravých a býložravých dinosaurů žijících v jedné lokalitě, přítomnost fosilií zmíněných tvorů v polárních oblastech, rychlý růst mláďat u mnoha dinosauřích druhů zjištěný ze struktury dlouhých kostí nebo objev opeřených neptačích forem.
Ve vědecké komunitě tak dnes panuje vzácná shoda, že dinosauři s největší pravděpodobností náleželi mezi teplokrevné – už jen proto, že dokázali extrémně dlouho dominovat nad druhohorními savci – anebo měl jejich metabolismus přinejmenším rysy „přechodného typu“.
Metr za rok
Nejvýznamnější důkaz rychlého metabolismu u neptačích dinosaurů dosud představovaly výzkumy založené na stanovení poměru izotopů kyslíku ve fosilních kostech. Už v roce 1999 takto někteří badatelé dokládali teplokrevnost obřích plazopánvých druhů Tyrannosaurus rex a Giganotosaurus carolinii, ačkoliv přitom dospěli k závěru, že jejich metabolismus byl přece jen o něco pomalejší než u současných savců. S největší pravděpodobností však byli rovněž homoiotermní, tzn. s víceméně stálou teplotou ve všech částech těla: U tyranosaurů rozdíl mezi trupem a končetinami podle všeho nepřekračoval 4,2 °C. V roce 2006 se pak na základě údajů o rychlosti růstu populárních „T-rexů“ podařilo spočítat, že jejich teplota mohla být mírně proměnlivá a pohybovat se kolem 33 °C.
Právě rychlost růstu slouží vědcům jako vodítko pro posouzení typu metabolismu i v případě dalších druhů. Z dřívějších studií víme, že například mláďata severoamerického „kachnozobého“ rodu Maiasaura měřila při vylíhnutí asi 41 cm a v jednom roce už měla 147 cm. V pouhých osmi letech pak zmínění tvorové dorůstali své maximální délky 9 metrů a několikatunové hmotnosti. Metoda izotopové paleometrie určila v roce 2020 na základě fosilních skořápek maiasauřích vajec tělesnou teplotu kolem 44 °C, tedy dokonce víc než u ptáků. Všechny uvedené parametry nasvědčují, že šlo o teplokrevné živočichy.
Pozor na rychlé soudy
Nejnovější studie molekulární paleobioložky Jasminy Wiemannové z Yale University proto mnoho odborníků zmátla. Vědkyně totiž dospěla k řadě závěrů, jež dosavadním poznatkům neodpovídají. Wiemannová se zaměřila na ukazatele oxidačního stresu, konkrétně na tzv. thioethery. Vznikají jako vedlejší produkt přeměny kyslíku na energii, a jejich vyšší množství tak odpovídá větší spotřebě uvedeného plynu, typické pro endotermní živočichy. Analýza třiceti stehenních kostí druhohorních dinosaurů pak ukázala, že mořští plesiosauři a tzv. plazopánví, k nimž patří třeba slavný tyranosaurus, byli teplokrevní. A naopak ptakopánví, kam spadají všichni „obrnění“, „rohatí“ i „tlustolebí“, představovali zřejmě ektotermní tvory s pomalým metabolismem, podobnější dnešním studenokrevným plazům.
Mnozí paleontologové záhy vystoupili s varováním před unáhlenými soudy. Poukazovali například, že studie nebrala v úvahu některé ukazatele rychlosti a míry metabolismu. Mezi opomenuté, ale významné faktory se řadí mimo jiné průměr a celková velikost cév, svědčící o objemnějším průtoku krve typickém pro teplokrevná zvířata. Kupříkladu někteří údajně studenokrevní hadrosauridi měli cévy silné jako prst dospělého člověka.
Pomalí obři?
Vůbec nejvíc otazníků však přetrvává v případě tyranosaurů. Ačkoliv nejen podle nové studie měli být teplokrevní, již dřív se u nich prokázala relativně pomalá látková přeměna, dokonce jedna z nejpomalejších mezi plazopánvými dinosaury. Badatelé je dlouho pokládali za studenokrevné obry, neschopné aktivního života a rychlých pohybů. Dnes již víme, že se naopak jednalo o relativně aktivní a vzhledem k rozměrům i značně pohyblivé tvory. Rozbory fosilních kostí a skořápek vajec ukázaly, že velcí sauropodi mohli dosahovat tělesné teploty v rozmezí 35–41 °C, čímž překonávali i většinu savců a blížili se svým opeřeným ptačím nástupcům.
TIP: Dinosauří olympiáda: Kdo byli nejrychlejší sprinteři z říše dinosaurů?
Při výzkumu fosilních pozůstatků druhohorních dinosaurů nicméně vstupuje do hry množství dalších faktorů. Jistou úlohu mohla sehrát třeba i tehdejší atmosféra, v některých aspektech zřejmě odlišná od té současné. Do budoucna by bylo vhodné provádět podobné testování také s fosiliemi z oblastí s podstatně chladnějším a proměnlivějším klimatem, jemuž se dinosauři obývající zmíněné lokality museli přizpůsobit.
Teplo, nebo zima?
Pojmy „teplokrevnost“ a „studenokrevnost“ souvisejí s teplotou krve jen velice okrajově. Ve skutečnosti jde o označení pro dva různé způsoby, jak organismy hospodaří s energií pro aktivní život. Zatímco teplokrevní neboli endotermní obratlovci ji získávají a udržují díky vnitřním metabolickým pochodům, jejich studenokrevné protějšky plně závisejí na teplotě okolního prostředí, od níž se odvíjí míra jejich aktivity. Přestože rovněž generují malé množství interního tepla, energii čerpají především ze slunečních paprsků, například ohříváním na horkých kamenech.
Mezi tzv. ektotermní patří ze současných druhů všichni plazi, obojživelníci a ryby. Naopak teplokrevní jsou ptáci a savci včetně člověka, v širším smyslu pak i některé druhy ryb a například hadi při zahřívání vajec. V praxi to obnáší vyšší spotřebu potravy, intenzivnější dýchání a velmi rychlý metabolismus. Díky tomu se zmínění tvorové mohou po většinu dne pohybovat a dokážou také přežít v drsnějším klimatu.
