大约在2.3亿年前首次出现，兽脚类恐龙是当时最大的捕食者之一——也是最小的捕食者之一。从凶猛的14500磅的霸王龙到羽毛丰满的2磅的小盗龙，这些史前巨兽将体型推向了极端。
几十年来，古生物学家认为兽脚类恐龙通过调整其生长速度来进化成巨型或微型：只有比它们的祖先更快地生长，它们才能变得庞大；只有更慢地生长，它们才能缩小。但在2023年，对42种不同兽脚类恐龙骨骼的分析检验了这一理论。2月份发表在《科学》杂志上的结果显示，兽脚类恐龙利用了一系列发育机制来增大和缩小体型。
为了了解这些捕食者不同的体型，研究人员采用了微观方法。纽约阿德尔菲大学的古生物学家迈克尔·德埃米克及其同事检查了80多块化石骨骼的薄片，这些骨骼属于从鸽子大小的寐龙到游艇大小的棘龙等物种。然后，他们将这些横截面放在强大的显微镜下，分析其特征。
就像树干一样，横截面包含年轮，这些年轮是恐龙发育过程中沉积下来的。这些微小的年轮使研究人员能够确定不同兽脚类恐龙的年龄和生长速度，宽年轮表示加速生长，窄年轮表示减速生长。
具体情况具体分析
十多年来，研究人员测量了大约500个这样的年轮，揭示了增加和减少体型的一系列方法。通过在进化树上绘制这些方法，他们随后评估了整个化石家族中兽脚类恐龙的生长情况。
“它们的生长速度千差万别，”德埃米克说。“我们必须根据具体情况研究每个物种或谱系，以弄清它们是如何生长的。”
大约60%的兽脚类谱系，包括霸王龙和异特龙，在进化过程中变得更大。但它们演变成顶级捕食者并非只有一种方式。相反，这些庞大的巨兽在增加生长速度和延长生长期之间存在差异。例如，2500磅的角鼻龙加快了其发育速度，在几年后达到完全体型，而其近亲马达加斯加食肉牛龙则延长了生长期，在二三十年后才达到相似的体型。
充满可能性
研究人员还在进化过程中体型变小的40%的兽脚类恐龙（包括镰爪猛禽）中发现了类似的差异。与它们较大的亲属一样，这些体型缩小的恐龙表现出多种生长模式，包括生长速度减慢和生长期缩短。但无论采用何种方法，缩小体型都是必不可少的一步，因为其中一些谱系最终进化成了鸟类，它们需要轻巧的身体才能飞翔。
奥本大学的古生物学家托马斯·卡伦（他没有参与这项研究）认为，这项分析表明兽脚类恐龙根据其环境发展出不同的生长机制。“并非只有单一的生长途径，”卡伦说，“很可能是一系列不同的生态因素驱动了体型的变化。”
例如，尽管角鼻龙和马达加斯加食肉牛龙都变得巨大，但它们环境的差异促使它们采取了不同的发育方式。侏罗纪时期与异特龙和其他可怕敌人的竞争驱动了角鼻龙的加速生长，而没有竞争则使得马达加斯加食肉牛龙生长得更从容、更节能，它在其白垩纪马达加斯加的家园中是无与伦比的。
德埃米克表示，这项研究不仅揭示了兽脚类恐龙的生活，其结果还暗示了历史上动物可利用的多种发育策略。“我们不能仅仅通过观察今天活着的动物群体来研究生长的进化，”德埃米克强调，人类狩猎和气候变化已经模糊了各种生长可能性的全貌。相反，对发育的全面理解必须同时考虑过去和现在的生物，兽脚类恐龙及其骨骼只揭示了动物体型之谜的一小部分。
本文最初发表于我们 2024 年 1 月/2 月刊。点击此处订阅以阅读更多此类故事。
