Российские палеонтологи изучили тонкие срезы костей сибирского пситтакозавра (Psittacosaurus sibiricus) и описали онтогенетические изменения в микроструктуре костной ткани. Также ученые сравнили гистологическое строение P. sibiricus с таковым у других видов пситтакозавров и предположили, что раннее начало гистологической зрелости может быть эволюционной тенденцией этого рода. Результаты работы опубликованы в журнале Acta Palaeontologica Polonica.
Палеогистологические исследования позволяют восстановить различные биологические особенности вымерших животных. Для этого палеонтологи делают тонкие срезы костей и изучают их гистологическую структуру под микроскопом. Обычно для исследований позвоночных используют кости конечностей (трубчатые кости), например бедренные или плечевые кости. Трубчатая кость состоит из кортекса и костномозговой полости. На ранних этапах онтогенеза кортекс сформирован первичной костной тканью, которая с возрастом в процессе ремоделирования заменяется на вторичную кость. Первичная кость может состоять из фиброламеллярного комплекса — такое строение говорит о быстром остеогенезе. Фиброламеллярная кость характерна для млекопитающих, динозавров (в том числе птиц) и птерозавров.
В ископаемых костях также сохраняются сосудистые каналы, в которых при жизни животных проходили сосуды и нервы. На основании ориентации каналов в кости выделяют разные типы васкуляризации: продольная, радиальная, ретикулярная и так далее. Все эти структуры используют для определения гистологической зрелости кости. Возраст животного можно определить по ростовым меткам — линиям остановки роста (lines of arrested growth, LAG), которые откладываются ежегодно во время неблагоприятных периодов.
Хорошими объектами для палеогистологических исследований служат пситтакозавры — базальные рогатые динозавры (Ceratopsia), обитавшие в раннем мелу на территории современной Азии. Это самый крупный род нептичьих динозавров — к настоящему времени описано около 10 видов. В их числе вид из России — сибирский пситтакозавр (Psittacosaurus sibiricus), ископаемые остатки которого нашли возле деревни Шестаково в Кемеровской области.
В нижнемеловых отложениях обнаружено множество окаменелостей пситтакозавров разного возраста, что позволяет при помощи палеогистологических методов изучать онтогенетические изменения в микроструктуре костей этих динозавров. Однако до сих пор подобные исследования были проведены только в отношении двух видов: монгольского (P. mongoliensis) и луцзятуньского пситтакозавров (P. lujiatunensis) (1, 2, 3).
Команда российских палеонтологов под руководством Павла Скучаса (Pavel P. Skutschas) из Санкт-Петербургского государственного университета исследовала гистологическое строение костей третьего вида пситтакозавров — P. sibiricus. Ученые изучили 12 бедренных костей разного размера (от 39–40 до 262–266 сантиметров), девять из которых были использованы для изготовления тонких срезов.
Изучив микроструктуру костей, палеонтологи обнаружили изменение их гистологического строения в течение онтогенеза. На основе особенностей строения и размеров костей исследователи отнесли изучаемые образцы к четырем онтогенетическим стадиям: детеныш (один образец), ювенильные (четыре образца), субадультные (два образца) и взрослые особи (два образца). Кость детеныша состояла из фиброламеллярного комплекса с многочисленными ретикулярными сосудистыми каналами — свидетельство быстрого роста. Также на этой стадии отсутствовали LAG и признаки перестройки кости.
У ювенильных и субадультных особей наблюдалось появление ремоделирования костной ткани с образованием вторичной кости. Плотность сосудистых каналов у них была ниже, чем у детеныша, при этом ретикулярная васкуляризация доминировала. Также у некоторых образцов присутствовали LAG (от трех до четырех) — это позволило предположить, что кости принадлежали особям в возрасте трех-четырех лет. Образцы, отнесенные к взрослой стадии, демонстрировали низкую степень васкуляризации (при этом преобладали продольные каналы) и хорошо развитую вторичную кость. Из-за перестройки костной ткани LAG у них не были обнаружены.
Исследователи сравнили гистологическое строение P. sibiricus с таковым у P. mongoliensis и P. lujiatunensis. Оказалось, что паттерны развития кости сибирского пситтакозавра сходны с паттернами луцзятуньского: преобладание ретикулярных каналов у ювенильных и продольных у взрослых особей, раннее начало перестройки кости. У монгольского пситтакозавра ретикулярная васкуляризация преобладает у довольно взрослых стадий, а признаки ремоделирования появляются поздно.
Согласно филогенетическому анализу 2010 года, сибирский и луцзятуньский пситтакозавры занимают продвинутое, а монгольский — базальное положение в пределах рода. На основе этого авторы работы предположили, что ранее достижение гистологической зрелости может быть эволюционной тенденцией рода пситтакозавров. Однако ученые оговаривают, что для подтверждения этого предположения необходимы палеогистологические исследования других видов пситтакозавров.
Недавно мы писали о работе палеонтологов из ЮАР, которые изучили гистологическое строение костей базального зауроподоморфа массоспондила. Ученые пришли к выводу, что его рост сильно зависел от условий окружающей среды. Такой неравномерный рост нехарактерен для динозавров.
Семён Морозов