科學也可以如此靠近

霸王龍的小手臂原來大有用處

11月
07
2018

2018年11月07日00時 今日科學 博科園

博科園

新墨西哥州阿爾伯克基霸王龍和其他食肉恐龍常因其可笑而弱小的手臂而被嘲笑,但新的研究表明,這些可怕的食肉動物用這些小小的四肢所能做的事情比以前想像的要多得多。通過研究兩種遠親的霸王龍的手臂運動(國內土耳其(吐綬雞)和美國鱷魚(鱷魚mississippiensis)),研究人員發現霸王龍和其他獸腳類動物(一群主要以肉為食的兩足恐龍)可能會把手掌轉向它們的胸部。研究人員之一、地質學本科學生克里斯多福·蘭格爾和生物學教授馬修·邦南說:當手肘彎曲時,它們的手掌可能會向內和向上旋轉,手掌會面向胸部,這又加上了「霸王龍是拍手的,而不是拍手的」這一流行說法。

博科園-科學科普:換句話說,恐龍可能保持拍手姿勢(手掌向內)而不是拍手姿勢(手掌向下)。但恐龍之王並不僅限於拍手:新的研究表明,霸王龍和其他獸腳亞目動物如果願意的話,可以將手掌朝內向上翻轉。至於為什麼這是有利的,研究人員說:如果沒有看到一隻兇猛的非鳥獸腳亞目食肉恐龍在行動,就很難確定。但我們可以推測,這樣的動作(將前臂和手向胸部旋轉)可能會讓一些獸腳亞目食肉動物把獵物拉近來咬一口。事實上科學家研究的下一步可能會揭示這個問題,研究小組計劃研究異特龍前肢骨骼的形狀,並將它們與短吻鱷和火雞的骨骼進行比較,以幫助我們縮小這種情況是否會發生在異特龍身上。

可能很小,但霸王龍的小手臂可能幫助它把獵物靠近咬一口。圖片:iStock/Getty Images Plus

在2018年10月17日舉行的第78屆脊椎動物古生物學會年會上,兩位科學家展示了他們的研究成果,這項研究尚未在同行評議的期刊上發表。研究人員不能簡單地研究霸王龍的手臂,因為軟性關節組織很少形成化石,因此失去了關於獸腳亞目恐龍關節形狀的信息,以及食肉恐龍活著時骨頭之間的距離。為了進行研究,研究人員用一種叫做x射線運動形態學重建(XROMM)的技術觀察了鱷魚和火雞的尺骨和肱部。首先研究人員將每個機翼和手臂連接到一個有機玻璃平台上,該平台位於兩個產生x射線電影的設備之間。然後研究人員用釣魚線拉扯每個標本的肘部,導致翅膀和手臂摺疊。

短吻鱷的手臂,用於x射線重建移動形態或XROMM,圖片:Langel/Bonnan, Stockton University

最後研究人員說表示:利用每個肘部的x光照片,通過精確地將每塊骨頭的虛擬模型與電影相匹配,重建了骨頭如何在三維空間中移動。結果顯示火雞和鱷魚肘部是多麼複雜,在人類中,當我們彎曲肘部時,前臂的兩根骨骼會跟隨鉸鏈關節向上臂方向摺疊。當我們彎曲肘部的時,手經常會把手掌朝上旋轉,因為前臂的骨頭會繞著另一個旋轉。另一方面(可以這麼說)在短吻鱷和火雞中,肘關節更複雜,前臂的兩根骨頭不僅圍繞著關節旋轉,而且當肘關節彎曲時,也會向上臂骨的一側傾斜。與我們的肘部不同的是,(短吻鱷和火雞的)前臂骨骼都會導致手掌向內或向上彎曲,這些研究結果有些出人意料,看到前臂骨骼在肘部左右搖擺的程度是非常令人驚訝

這種運動對我們這樣的哺乳動物來說是禁區。從本質上講,短吻鱷和火雞可以像我們一樣將手掌朝內向上翻轉,但(它們)是通過肘部骨骼更複雜的動作來完成的。再一次,大自然母親用不同的方式解決了同樣的問題,同時其他古生物學家對這個團隊的方法印象深刻。南非約翰內斯堡威特沃特斯蘭德大學(University Of The Witwater Srand)古生物學碩士維克托·拉德爾馬赫(Viktor

RaderMacher)說:如果我們只觀察骨骼而不考慮軟骨重建,可能會在如何重建肢體關節運動方面陷入不同的結果。這對於我們如何解讀祖先的事物,然後演變成更專門的形式,以及理解這種轉變,具有非常重要的下游意義。我們很容易忘記軟組織和軟骨在很久以前就已經死亡的生物運動中所起的作用。

博科園-科學科普|文:Laura Geggel/Live Science

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