Канадские ученые из Эдмонтона нашли характерную черту, позволяющую различать по ископаемым остаткам динозавров мужского и женского пола. По крайней мере, их способ может подойти для некоторых пернатых динозавров.
Исследуя окаменелости, ученые получают в свое распоряжение практически только кости. В редких случаях им достаются еще и отпечатки каких-нибудь внешних структур или даже сами структуры, если они были достаточно жесткие: раковины аммонитов или панцири трилобитов. В некоторых случаях удается найти отпечаток растений на камне или насекомое в янтаре. Но от большинства позвоночных в качестве окаменелостей остаются только кости.
При этом половой диморфизм обычно проявляется по большей части в мягких тканях, а скелет затрагивает минимально. Мы все прекрасно знаем, в чем состоит половой диморфизм у людей, однако же неподготовленный человек едва ли сможет отличить мужской скелет от женского. Никакой специальной кости, которая была бы у одних, и отсутствовала бы у других, не существует. Проще всего руководствоваться абсолютными размерами, и это может дать неплохие результаты, по крайней мере, пока мы твердо уверены, что обладатели скелетов жили примерно в одно время и принадлежали к одной и той же расе. Если хотя бы одно из этих условий не будет выполнено, возникнут проблемы.
Например, с конца XIX до конца XX века европейское население изрядно выросло. Голландцы в среднем на 15 см, шведы – на 10, остальные – чуть меньше. Похожие явления наблюдаются по всему земному шару. При этом даже не самая высокая европейская женщина может оказаться выше ростом, чем довольно высокий азиатский мужчина.
Только в 1969 году Т.В. Фенисом была опубликована работа с описанием довольно точного (96-100% в некоторых популяциях) метода, позволяющего отличить мужской скелет от женского. Метод основан на анализе некоторых особенностей костей таза. Обычно антропологи его используют для определения пола неопознанного скелета, попавшего к ним в руки. Точность метода сильно зависит от целостности скелета и популяции, к которой принадлежал его обладатель. Применим он только к взрослым особям. Надо понимать, что для разработки метода потребовалось доскональное знание человеческой анатомии и много скелетов, про которые было точно известно, кому они принадлежали.
С ископаемыми динозаврами все гораздо сложнее. Большинство окаменевших останков находятся в не слишком хорошем состоянии. Их обнаруживают в разных местах земного шара, в разных хронологических пластах. Границы вида для существ, живших так давно, тоже слегка размываются. Сложно понять, что перед вами: сильно отличающийся от товарищей представитель хорошо известного многочисленного вида, немногочисленная переходная форма к какому-нибудь другому виду, или вообще представитель неописанного ранее вида. ДНК анализ таких древних костей невозможен, о внешнем виде, образе жизни и подробностях анатомии их обладателей тоже почти ничего не известно.
Обычно в биологии метод для различения двух состояний (беременных и не беременных, больных раком и здоровых, мужчин и женщин по скелету) разрабатывается в несколько этапов. На первом этапе формируют группы из объектов, про которые точно знают, что они из себя представляют. Затем выбирают несколько легко детектируемых критериев (уровень гормона ХГЧ, концентрацию онкомаркера, особенности тазовой кости) так, чтобы у представителей двух групп их значения не совпадали. Затем выбирают объекты, про которые разработчикам метода неизвестно, к какой группе они принадлежат, но это можно установить и другими методами (обнаружить беременность с помощью УЗИ, опухоль с помощью томографии, а пол скелета – по надписям на могиле). Если и тут окажется, что новый метод правильно разделил объекты на группы, его начинают применять массово. Проблема с динозаврами в том, что такая поэтапная проверка невозможна. Кроме редких случаев, когда самка динозавра погибала, не успев отложить яйца, и так и окаменевала, а таких окаменелостей очень мало, установить пол напрямую невозможно.
В 2005 году в журнале Science была опубликована работа, авторы которой исследовали исключительно хорошо сохранившиеся кости Tyrannosaurus rex и обнаружили, что бедренные кости самок динозавров этого вида претерпевают те же изменения, что и у самок яйцекладущих птиц. Под действием гормона эстрогена у птиц в полости, где обычно расположен костный мозг, возникает дополнительный медуллярный слой, богатый кровеносными сосудами и кальцием. С его помощью яйца обзаводятся скорлупой.
Кроме T. rex медуллярные кости были обнаружены и у других видов динозавров. В целом, есть основания считать, что динозавры и птицы были похожи по многим параметрам и часто предположения о физиологии и строении внутренних органов динозавров делаются по аналогии с физиологией и анатомией птиц.
Авторы новой работы исследовали фрагмент окаменелости, в котором находились сразу два овираптозавра Khaan mckennai. В момент смерти эти два животных находились рядом и стали известны под именами Ромео и Джульетта (реже – Сид и Нэнси), хотя, когда их нашли в середине 1990-х годов в Монголии и впервые описали в 2001, ни у кого не было никаких доказательств, что они разнополы. Работавшие на месте раскопок в пустыне Гоби археологи утверждают, что динозавры были похоронены заживо сходом песчаной лавины.
Один из двух скелетов присутствовал в окаменелости целиком, второму не хватало кончика хвоста. Но этого оказалось достаточно. Выяснилось, что у двух особей есть отличия в шевронах. Шевронами в скелете динозавров и некоторых других животных называют отростки позвонков, чаще хвостовых, направленные вниз. У одной из особей шевроны оказались длиннее и с более широкими концами, чем у другой. О связи строения шевронов с половым диморфизом заставляет задуматься тот факт, что у крокодилов – довольно близких родственников динозавров – описан половой диморфизм шевронов.
Можно ожидать, что отростки меньшего размера в меньшей степени перекрывали канал, по которому откладываются яйца. Тогда следует предположить, что животное с шевронами меньшего размера – самка. Среди всех динозавров у овираптозавров одно из самых больших отношений откладываемых яиц к размеру тела, поэтому нет ничего удивительного в том, что диморфизм шевронов впервые был обнаружен у них.
Есть и другие идеи о прикладном смысле диморфизма шевронов. Например, возможно, что у особей мужского пола к более длинным отросткам крепились мышцы, управляющие положением пениса. Более вероятное объяснение заключается в том, что они были нужны самцам для прикрепления и высокой подвижности длинного оперенного хвоста. Представляется вероятным, что движения хвоста играли роль в коммуникации овираптозавров-самцов с самками, за которыми они ухаживали, и конкурентами.
Разумеется, пока по исследованию единственной пары животных рано делать выводы. Теперь, вероятно, стоит внимательнее исследовать шевроны других хорошо сохранившихся в музеях мира динозавров и посмотреть, не найдутся ли дополнительные доказательства.
