恐龙骨骼研究表明，并非所有巨人都长得一样

对史前骨骼的调查显示，霸王龙及其一些表亲有多种方式达到巨大的尺寸。进化可能也保留了现代动物的这种变异。

古生物学家迈克尔·德埃米克（Michael D"Emic）切开7000万年前在马达加斯加漫游的霸王龙的亲戚玛君龙的骨头时，他怀疑其中可能隐藏着惊喜。但他的发现出乎所有人的意料。
玛君龙成年龙从鼻子到尾巴长达7米，重达1000公斤。古生物学家认为，像这些大型食肉动物这样的大型恐龙是通过快速生长来达到它们的身材的。但化石骨骼揭示了一个不同的故事。“与在此之前一直在研究的肉食性恐龙不同，”D"Emic说，玛君龙的生长“非常非常缓慢”。
他感到困惑，他切开了恐龙的一个近亲——来自北美的角龙，它的长度和重量大致相同——看看它是否也生长缓慢。这一次，“我们得到了相反的结果，”他说。“它的生长速度比我见过的任何食肉恐龙都要快。
接下来是长达十年的旋风般的观察骨骼，寻找恐龙如何生长的线索。他最近发表在《科学》杂志上的对42种不同恐龙物种的分析表明，“快速变大”的生长模式并不像研究人员所假设的那样占主导地位。
研究人员认为，这一见解可能与各种大小的现代动物有关，而不仅仅是史前庞然大物。“对于动物来说，进化出更大的体型就像它生长得更慢的时间比生长得更快一样容易，”纽约阿德菲大学生物学副教授D"Emic说。
动物是长得越来越快还是越来越慢，似乎是一个吹毛求疵的区别。但是动物的生长轨迹提供了对它的生活和它所居住的世界的见解。快速生长的动物可以压倒潜在的捕食者并超越其他
物种，但它们需要大量的食物和其他资源。缓慢生长的风险更大，但它可以让动物在困难时期以更少的生存方式生存。例如，玛君龙的骨骼证实，作为其古老生态系统中的顶级捕食者，它具有悠闲发展的奢侈。
了解增长策略也有助于解释为什么一些恐龙变得巨大而另一些恐龙则保持小。体型可以影响从动物寿命到后代数量的一切，芝加哥大学进化生物学家和博士生圣地亚哥·埃雷拉·阿尔瓦雷斯解释说。然而，“令人惊讶的是，我们没有很多关于动物体型变化的关键发育或遗传机制的信息，”他说。像D"Emic这样的研究开始打开那个黑匣子。

断骨

骨头包含有关动物生活史的秘密。早已消失的血管留下的洞可以揭示生物的新陈代谢率。在愈合过程中形成的骨头上的微型酒窝暗示着古代战斗造成的创伤。骨骼内的细线 - 很像树上的年轮 - 可以通过标记皮质骨的生长在每年旱季或冬季减慢或停止的位置来指示动物的年龄。

通过玛君龙crenatissimus的胫骨，这个扩大的横截面中的微观精细环结构揭示了恐龙在其生命的各个阶段的生长速度。
由迈克尔·德米克提供
有了骨头，“我们可以看到我们的恐龙成长，”德国波恩大学的古生物学家P. Martin Sander说，他没有参与这项研究。“推断甚至观察恐龙如何生长的唯一体面方法是它自己的微观结构。
为了得到他想要的答案，D"Emic因此转向古组织学 - 在显微镜下研究化石组织。近两个世纪以来，它的技术没有太大变化：切割古代骨头需要密集的劳动，通常使用像珠宝商那样的钻石刀片。博物馆可能不愿意交出他们的化石进行这种破坏性的分析，但近几十年来这种情况开始改变。为了换取“在许多方面是骨头中最无聊的部分......你正在获得这个惊人的窗口，了解动物的生活方式，“D"Emic说。
几年来，D"Emic和他的同事分析了来自80种兽脚类恐龙的42多块骨头，兽脚类恐龙是两条腿的，主要是肉食性恐龙，生活在6600万至2.3亿年前，并产生了鸟类。在生活中，这些恐龙的大小从家猫到霸王龙不等。研究人员提取的骨片，有些和曲棍球一样宽，必须打磨到十分之一毫米的厚度 - 薄到足以透视，但不足以断裂。即便如此，年轮也太窄，无法用肉眼有效检查。“你试图看到头发厚度十分之一的东西，”D"Emic说。只有以不同的放大倍率叠加数百张图像，研究人员才能获得所需的测量结果。
在每个骨头切片中，研究人员寻找环之间最大的间隙，以找到动物生长最多的年份。将最大年增长率与恐龙的体重进行了比较，他们从股骨和胫骨的大小推断出体重。然后，研究小组仔细研究了不同谱系中规模与增长率的进化趋势。

大约60%的兽脚亚目恐龙样本比它们的祖先体型更大。但在这些物种中，D’Emic的骨骼分析显示，生长速度比祖先快的物种和生长时间更长的物种之间几乎是势均力敌的。首选的策略并没有限制兽脚亚目恐龙变得更大。例如，一些霸王龙的身体质量在一年内增加了200%以上，而另一些霸王龙则通过多年的增长最终达到了类似的质量。
在萎缩的40%物种中也是如此：大约一半比它们的祖先小，因为它们生长得更慢，一半是因为它们生长的时间更短。
兽脚亚目恐龙谱系在整个进化过程中没有变大或变小的总体趋势 - 只有一个例外。在导致鸟类的谱系中，新的分析发现最大年增长率持续下降。这种趋势大概导致了它们的萎缩——这一变化最终帮助一些兽脚类恐龙变得足够小，可以飞起来。
“暴龙在某种程度上是鸟类的祖先，”桑德说。“你必须把它做得更小。”

阻力最小的路径

过去的研究经常表明，快速的峰值生长速度是恐龙，鸟类和哺乳动物大小的关键。但新的分析发现，兽脚类恐龙同样有可能控制其生长的持续时间 - 这是以前仅在少数群体中发现的替代策略，包括鳄鱼和一些蜥蜴。
D"Emic和他的同事在兽脚类恐龙身上发现的东西最终可能会成为规则而不是例外。在他们的论文中，他们指出，以前对生长策略的研究往往是对少数物种的有限比较，而不是对谱系的全面研究。
“我的预感是，一旦研究其他动物群体，我们就会发现同样的东西，”他说。“我们会发现进化只是走阻力最小的路径”，并使用任何最简单的策略。
加州大学伯克利分校的古生物学家凯文·帕迪安（Kevin Padian）同意，由于每种动物的需求和环境限制不同，因此生长策略的可变性是可以预期的。“每个物种都有自己的事情，其生长战略反映了这一点，”他在一封电子邮件中说。他补充说，在其他脊椎动物群体中复制D"Emic的兽脚亚目恐龙项目将是一件好事。
D"Emic认为他的工作是许多新方向的起点。他现在正在研究泛齿兽，这是一种已灭绝的河马类哺乳动物，在恐龙灭绝后和全球变暖时期之前迅速进化成巨大的动物。他说，弄清楚气候变化如何影响增长率和规模可能会对现代保护产生影响。
Sander对这些增长策略与代谢率的关系感兴趣。“对我来说，这也是研究恐龙的理由，不仅因为它们很酷而且已经灭绝，而且因为这种工作扩大了我们在活体动物身上看到的范围，”他说。