Forskare fick nyligen veta om den unika viktbesparande anpassningen till dinosaurieben som möjliggjorde 8, 000 pund dinosaurier som hadrosaurier för att lätt kunna röra sig. Kredit:Illustration av Karen Carr
väger upp till 8, 000 pund, hadrosaurier, eller anknäbbsdinosaurier var bland de största dinosaurierna som strövade runt på jorden. Hur gjorde skeletten av dessa fyrbenta, växtätande dinosaurier med mycket långa halsar stödjer en sådan massiv belastning?
Ny forskning publicerad nyligen i PLOS ETT ger ett svar. Ett unikt samarbete mellan paleontologer, maskiningenjörer och biomedicinska ingenjörer avslöjade att den trabekulära benstrukturen hos hadrosaurier och flera andra dinosaurier är unikt kapabel att bära stora vikter, och annorlunda än hos däggdjur och fåglar.
"Strukturen av trabekulären, eller svampigt ben som bildas i det inre av ben vi studerade är unikt inom dinosaurier, sa Tony Fiorillo, SMU paleontolog och en av studieförfattarna. Den trabekulära benvävnaden omger de små utrymmena eller hålen i den inre delen av benet, Fiorillo säger, till exempel vad du kan se i en skinka eller biffben.
"Till skillnad från däggdjur och fåglar, det trabekulära benet ökar inte i tjocklek när dinosauriernas kroppsstorlek ökar, " säger han. "Istället ökar den i täthet av förekomsten av svampigt ben. Utan denna viktbesparande anpassning, den skelettstruktur som behövs för att stödja hadrosaurerna skulle vara så tung, Dinosaurierna skulle ha haft stora svårigheter att röra sig."
Ett tvärvetenskapligt team av forskare som jämförde CT-skanningar av ben från levande däggdjur med fossila ben från dinosaurier fann att den trabekulära benstrukturen hos hadrosaurier och flera andra dinosaurier är unikt kapabel att bära stora vikter och skiljer sig från den hos däggdjur och fåglar. Figur 1 illustrerar tvärsnitt av trabekulärt ben hos däggdjur (B) och dinosaurier (E). Kredit:Southern Methodist University
Det tvärvetenskapliga teamet av forskare använde teorier om tekniska misslyckanden och allometriskalning, som beskriver hur egenskaperna hos en levande varelse förändras med storleken, att analysera CT-skanningar av distala lårbenet och proximala skenbenet hos dinosauriefossiler.
Laget, finansierat av National Science Foundation Office of Polar Programs och National Geographic Society, är den första som använder dessa verktyg för att bättre förstå benstrukturen hos utdöda arter och den första att bedöma sambandet mellan benarkitektur och rörelse hos dinosaurier. De jämförde sina fynd med skanningar av levande djur, som asiatiska elefanter och utdöda däggdjur som mammutar.
"Att förstå mekaniken i dinosauriernas trabekulära arkitektur kan hjälpa oss att bättre förstå utformningen av andra lätta och täta strukturer, sa Trevor Aguirre, huvudförfattare till artikeln och en nyligen genomförd maskinteknik Ph.D. examen från Colorado State University.
Hadrosaur-ben som användes i studien extraherades från stranden av Colville River i Alaskas Prince Creek-formation, cirka 250 mil norr om polcirkeln. Kredit:Southern Methodist University
Trabekulärens struktur, eller svampigt ben som bildas i det inre av ben, är unik inom dinosaurier, enligt en färsk studie av SMU paleontologer och andra. Kredit:Southern Methodist University
Idén till studien började för tio år sedan, när Seth Donahue, nu biomedicinsk ingenjör vid University of Massachusetts och expert på djurens benstruktur, bjöds in att delta i en akademisk konferens i Alaska som anordnades av Fiorillo och andra kollegor som är intresserade av att förstå dinosauriernas liv i det antika Arktis. Det var där Fiorillo först lärde sig om Donahues användning av CT-skanningar och tekniska teorier för att analysera benstrukturen hos moderna djur.
"Inom vetenskapen har vi sällan blixtar eller 'aha'-ögonblick, " säger Fiorillo. "Istället har vi, "va?" stunder som ofta inte är i närheten av vad vi föreställt oss, utan istället skapa sina egna frågor."
Tillämpning av ingenjörsteorier för att analysera dinosauriefossil och den efterföljande nya förståelsen av dinosauriernas unika anpassning till deras enorma storlek växte från "va?" ögonblick på den konferensen.
