Tyrannosaurus rex was een van de grootste vleesetende dinosaurussen aller tijden - hij was tot 42 voet lang van snuit tot staart en zou ongeveer 16 hebben gewogen, 000 pond. En het was niet de enige - sommige van zijn minder bekende neven konden bijna dezelfde grootte bereiken. Wetenschappers hebben eerder aangetoond dat T. rex zo groot geworden door een enorme tienergroeispurt te maken, maar ze wisten niet of dat alleen gold voor tyrannosaurussen, alleen zij en hun naaste familieleden, of misschien alle grote tweevoetige dinosaurussen. Door in dinosaurusbotten te snijden en de groeilijnen te analyseren, een team van onderzoekers kreeg hun antwoord: T. rex en zijn naaste verwanten hadden een ongemakkelijke adolescentie waarin ze enorm werden, terwijl zijn meer verre neven in de allosauroïde groep elk jaar een klein beetje bleven groeien.

"We wilden kijken naar een breed scala aan verschillende theropoden, tweebenig, vleesetende dinosaurussen, om bredere patronen van groei en evolutie in de groep te begrijpen, " zegt Tom Cullen, de hoofdauteur van een nieuwe studie in Proceedings van de Royal Society B .

Cullen, een wetenschappelijk filiaal van Chicago's Field Museum die aan de studie werkte als postdoctoraal onderzoeker aan het Field met de toenmalige conservator van dinosaurussen van het museum, Piet Makovicky, verklaart, "We wilden vooral begrijpen hoe sommigen van hen zo groot werden - is de manier waarop T. rex groeide de enige manier om het te doen?"

Makovicky, een wetenschappelijk filiaal van het veld en hoogleraar geologie aan de Universiteit van Minnesota en senior auteur van het artikel, zegt, "We wilden ook zien of we hetzelfde groeirecord kregen toen we verschillende botten van hetzelfde skelet bemonsterden. Al deze vragen over hoe theropoden groeiden, zouden van invloed kunnen zijn op ons begrip van de evolutie van de groep." Makovicky ontwikkelde het idee voor het project en ontdekte ook verschillende dinosaurussen waarvan de fossielen in het onderzoek werden geanalyseerd.

De vraag hoe een dier groot wordt, is verrassend lastig. Zoogdieren zoals wij hebben de neiging om door een periode van extreme groei te gaan als we jong zijn en blijven dan even groot als we volwassen zijn. Bij andere diergroepen dat is niet altijd het geval. "De groeisnelheid varieert echt, er is geen one size fits all, " zegt Cullen, die nu een postdoctoraal onderzoeker is bij het North Carolina Museum of Natural Sciences. "Vogels hebben supergroeispurten en worden heel snel volwassen, terwijl reptielen zoals alligators en verschillende hagedissen en slangen een langere groei hebben. Met hen, een echte, echt groot individu is waarschijnlijk heel oud."

Theropod-dinosaurussen houden van T. rex zijn gerelateerd aan zowel moderne vogels als reptielen - in feite, vogels zijn de enige levende theropoden. Wetenschappers wisten niet of de groeipatronen van theropoden meer op die van vogels of reptielen leken. en die verschillende groeipatronen kunnen een groot verschil maken in hoe een dier in zijn ecosysteem past. Snel groot worden kan een concurrentievoordeel zijn - het maakt het voor u gemakkelijker om op andere dieren te jagen, en moeilijker voor andere dieren om op je te jagen. Aan de andere kant, een groeispurt kost veel energie en middelen, en het is gemakkelijker om je hele leven elk jaar een beetje groter te worden. "De hoeveelheid calorieën T. rex nodig zou hebben tijdens zijn groeispurt zou belachelijk zijn geweest, ", zegt Cullen, als een tienerjongen die dinosaurussen at in plaats van eindeloze zakken bagelbites.

De centrale strijd bij het bestuderen van uitgestorven dieren is dat we nooit precies kunnen weten hoe hun leven was. Omdat we een dinosaurus niet direct kunnen zien groeien zoals een levend dier vandaag de dag, het is moeilijk om zeker te weten hoe ze zijn gegroeid. Maar er zijn aanwijzingen in het fossielenbestand die groeipatronen onthullen.

""In de botten als een dier groeit, er zijn markeringen zoals boomringen die ongeveer aangeven hoe oud het dier is, hoeveel het elk jaar groeit, en een aantal andere factoren, " zegt Cullen. Om deze jaarringen te vinden, Cullen en zijn collega's sneden in fossielen van tientallen dinosaurussen, van honden ter grootte van honden en struisvogels tot SUE the T. rex , een van de grootste roofzuchtige dinosaurussen ooit ontdekt. Toegang krijgen tot gesneden en in blokjes gesneden botten van een reeks theropoden was geen gemakkelijke propositie, maar Cullen en Makovicky zochten contact met collega's over de hele wereld. Vooral, ze waren in staat om monsters te krijgen van een nieuwe soort gigantische carcharodontosauride uit Argentinië als direct contrapunt voor T. rex - dit exemplaar werd ontdekt en opgegraven door Makovicky in samenwerking met zijn Argentijnse collega's Juan Canale en Sebastian Apesteguía. De auteurs hebben ook contact opgenomen met collega's van het Paleontologisch Museum van Liaoning voor monsters van kleine theropoden die nauw verwant zijn aan vogels om de evolutionair brede bemonstering te krijgen die nodig is om grootschalige patronen in de levensgeschiedenis te bepalen.

"Het allereerste exemplaar dat ik van het Field Museum mocht proeven, was SUE the T. rex , "zegt Cullen. "Het was behoorlijk zenuwslopend, since it's such a famous fossil." He used a diamond-tipped coring drill to cut a tiny cylinder out of SUE's thigh bone. The resulting sample was a cross-section of SUE's bone, with lines like tree rings showing where new bone had grown year after year. (The missing piece of bone, about the size of a D battery, was then filled in with brown putty—if you go see SUE at the Field Museum and look closely at their left thigh you might see it, but it's hard to spot.)

Terug in het laboratorium, Cullen sliced samples of bone so thin that light could pass through them and examined them under a microscope.

"Most animals have a period every year when they stop growing, traditionally suggested to be in times like winter when food is more scarce. It shows up in the bones as a line, like a tree ring, " says Cullen. By analyzing these growth lines and examining the bones for new regions of growth, scientists can get a rough estimate of an animal's age and how much it grew every year. There are also clues in the bone structure.

"You can see all the little areas where the bone cells have grown, and the structure of the blood vessels that passed through the bone, " says Cullen. "These vascular canals tell you roughly how fast the bone was growing. If the canals are more organized, the bone was being laid down more slowly, and if the structure is chaotic, it grew more quickly."

Cullen found that the dinosaurs' growth patterns depended on their family. T. rex and its relatives, the coelurosaurs, showed a period of extreme growth during adolescence, and then they petered out once they reached adulthood. SUE the T. rex lived to be about 33 years old, the oldest T. rex currently known, but reached their adult size by age 20. To reach this massive size, SUE probably gained around 35-45 pounds per week as a teenager. Their more distant cousins, the allosauroids, could reach sizes almost as big as T. rex , but they grew slowly throughout their whole lives, with the oldest individuals reaching the biggest sizes. Among the allosauroids they sampled was the new carcharodontosaur from Argentina. It reached a size close to that of SUE, but didn't reach adult size until its 30s to 40s. It lived to be up to about 50 years old or more, making it the oldest individual theropod on record aside from some birds like parrots. Despite its advanced age, it had only stopped growing 2 or 3 years before becoming part of the fossil record.

The discovery opens up questions about how these predatory dinosaurs interacted with the animals around them. The plant-eating dinosaurs that lived alongside T. rex were ceratopsians like Triceratops and duck-billed hadrosaurs. They grew extremely quickly in adolescence too. The slow-growing allosauroid carnivores lived with big long-necked sauropods that also grew quickly, but appear to have taken a long time to reach full size. Those trends might be related.

"We can't say for sure, but there could be some kind of a selection pressure for the coelurosaurs to grow quickly to keep up with their prey, or pressure for the allosauroids to keep growing in size since their prey were also increasing in size, " says Cullen. "But it's pretty speculative. It could be that even if the sauropods kept growing their whole lives, they had so many offspring that there was always something small to eat."

But while the research hasn't answered all the questions about why dinosaurs like T. rex grew the way they did, Cullen says, "I'm really proud of this work. It's the culmination of many, many years of small projects building towards sort of a central goal of trying to understand growth in these animals and understand the many factors that influence these patterns. This doesn't resolve it, but this is a really big step forward."