הדם החם של הדינוזאורים

"הם לגמרי בעלי דם חם!" קורא ד"ר אלן גרנט בסרט "פארק היורה", לאחר המפגש הראשון שלו עם דינוזאור חי. זה לא משפט שנזרק כך סתם – שאלת חום גופם של הדינוזאורים מעסיקה חוקרים במשך שנים רבות. פרטים כאלו קל לברר כשהדינוזאור עומד מולך, אבל כל עוד לא הצלחנו להחזיר לחיים את היצורים הקדומים (וכנראה שזה לא יקרה בקרוב), עלינו להשתמש בשיטות אחרות. במחקר חדש, צוות בינלאומי של חוקרים, בהם פרופ' חגית אפק מהחוג למדעי כדור הארץ באוניברסיטה העברית, בחן את הנושא בכלים חדשים ומצא שדינוזאורים מענפים שונים של הקבוצה המגוונת יכלו לשמור על טמפרטורה קבועה של הגוף, בדומה ליונקים ולציפורים. 

דם חם, דם קר

השיטה שהחוקרים השתמשו בה מבוססת על איזוטופים של פחמן וחמצן, כלומר אטומים שיש להם אותו מספר של פרוטונים אך מספר שונה של ניטרונים. טמפרטורה משפיעה על הדרך שבה איזוטופים שונים מתקבצים יחדיו כשהם יוצרים מלחי פחמן, כמו הסידן הפחמתי שמרכיב את קליפת הביצה. כך אפשר, באמצעות בחינה של הרכב האיזוטופים בקליפת הביצה המאובנת, לחשב את הטמפרטורה בגוף האם כשהביצה נוצרה.

החוקרים בדקו את קליפות הביצים של שלושה מיני דינוזאורים, שנמצאו במערב קנדה: מַאיַזַאוּרָה (Maiasaura peeblesorum), דינוזאור הולך על ארבע השייך לקבוצה "בעלי אגן עוף", שבאופן מבלבל דווקא מרוחקת יחסית מהציפורים; טִיטַנוֹזָאוּר (Titanosaur), דינוזאור צמחוני השייך לקבוצה המכונה "בעלי אגן לטאה" וקרובה יותר לציפורים; וטרודון (Troodon formosus), הולך על שתיים מקבוצת התֶרוֹפּוֹדָה (Theropoda) שכוללת את הטי-רקס ואת הציפורים המודרניות. התרופודה הם גם "בעלי אגן לטאה", אך נמצאים בענף אחר מזה של הטיטנוזאור. שלושת המינים האלו מייצגים את הקבוצות העיקריות של הדינוזאורים.

דינוזאור צמחוני מקבוצת "בעלי אגן לטאה".קבוצת טיטנוזאורים עם ביצים | איור: SPL, Christian Jegou Publiphoto Diffusions

במקביל בדקו החוקרים גם מינרלים פחמתיים בצדפות מאותה תקופה ואותם אזורים, כדי לקבוע מה היו הטמפרטורות בסביבה. זאת משום שלבעלי חיים המכונים "בעלי דם קר" אין באמת דם קר, לפחות לא כל הזמן – טמפרטורת הגוף שלהם משתנה, ומושפעת מאוד מטמפרטורת הסביבה. זו הסיבה שלטאות, למשל, נוהגות לעמוד בשמש ו"להתחרדן": הן מעלות כך את הטמפרטורה שלהן. מונחים מדויקים יותר לבעלי חיים כאלו הם "אקטותרמיים", כלומר כאלו שחום הגוף שלהם תלוי במקורות חום חיצוניים, או "פויקילותרמיים", בעל חום גוף משתנה. זאת לעומת "אנדותרמיים", בעלי חום פנימי, או "הומיאותרמיים", בעל חום גוף שאינו משתנה. שני המונחים האחרונים מתארים אותנו, וגם את רוב היונקים והציפורים, ששומרים על טמפרטורת גוף קבועה פחות או יותר, בעזרת תהליכים של חילוף חומרים.

גם בעל חיים אקטותרמי, שאינו שומר על חום גוף קבוע, יכול להיות למשך זמן מה בעל טמפרטורת גוף גבוהה, אם הוא למשל מתחמם בשמש. לכן חשוב לדעת מה היה טווח הטמפרטורות בזמן ובמקום שבו הוטלו ביצי הדינוזאורים. החוקרים אף בחרו בכוונה בקליפות ביצים מקנדה, אזור שבו טמפרטורות הסביבה לא הגיעו לשיאים גבוהים במיוחד אפילו בקיץ. כך, אם יגלו שהסידן הפחמתי בביצים נוצר בטמפרטורה גבוהה, הם יוכלו לקבוע בוודאות שאותו דינוזאור הוא אנדותרמי.

אתגר נוסף במחקרים מסוג זה הוא העובדה שלא תמיד אפשר לסווג בעלי חיים בצורה מסודרת להגדרה מסוימת. יש יונקים וציפורים, למשל, ששומרים לרוב על טמפרטורות גוף אחידה, אך בתקופות מסוימות נכנסים ל"טוֹרְפּּוֹר", מצב שבו חילוף החומרים שלהם איטי מאוד וגם טמפרטורת הגוף שלהם נמוכה משמעותית. שנת חורף היא צורה אחת של טורפור, ולרוב טמפרטורות הגוף של הישנים נמוכה מאוד. לבעלי חיים אחרים, כמו ציפור יונק הדבש, יש "טורפור יומי", כמה שעות שבהן הם נמצאים במצב של שינה עמוקה וחילוף חומרים איטי. עם זאת, כאשר הם לא בטורפור, יונק הדבש ויונקים הישנים שנת חורף מתנהגים כאנדותרמים "רגילים". 

חשוב לדעת את הטמפרטורות בזמן ובמקום בו הוטלו הביצים. פסל של דינוזאור מהסוג מיאזאורה בוקע מביצתו | צילום: Muesum of the Rockies, Wikipedia

כסות הנוצות של הדינוזאורים החמים 

ממצאי המחקר הראו שכל שלושת הדינוזאורים היו מסוגלים להעלות את טמפרטורת הגוף שלהם מעבר לטמפרטורה בסביבה. ביצי המאיזאורה העידו על טמפרטורת הגוף הגבוהה ביותר, סביב 44 מעלות צלזיוס, שנמצאת בטווח של ציפורים בנות זמננו. הממצאים של הטרודון, הקרוב ביותר לציפורים המודרניות, היו המבלבלים ביותר: דגימה אחת העלתה טמפרטורה של כ-38 מעלות, המעידה על אנדותרמיות, אך דגימות אחרות הראו טמפרטורות נמוכות בכעשר מעלות, ולא שונות במידה ניכרת מטמפרטורת הסביבה בקיץ. החוקרים משערים שהוא יכל לשנות את הטמפרטורה וקצב חילוף החומרים שלו, ואולי להיכנס לטורפור כמו שעושות חלק מהציפורים היום. 

העובדה שדינוזאורים מענפים שונים, הרחוקים זה מזה למדי מבחינה אבולוציונית, מראים כולם ראיות לאנדותרמיה, רומזת על כך שכבר לאב הקדמון המשותף של הדינוזאורים הייתה היכולת לווסת את טמפרטורת הגוף בעזרת חילוף חומרים. אנחנו לא יכולים לדעת זאת בוודאות – ייתכן גם שהיכולת הזו התפתחה בנפרד בכל ענף של הדינוזאורים – אך לפי הממצאים זו השערה הגיונית. עם זאת, יש להתייחס לממצאים בערבון מוגבל, מאחר שהם מבוססים על מספר מצומצם של דגימות, מאתר אחד בלבד. 

מעבר להבנה טובה יותר של הדינוזאורים עצמם, הממצאים גם מחזקים את ההשערה שהנוצות, שכיסו את גופם של דינוזאורים רבים, שימשו במקור לחימום. בעל חיים אנדותרמי זקוק לשכבת בידוד שתמנע מהחום שהוא יוצר להיפלט במהירות לסביבה, בעוד שבעל חיים אקטותרמי לא ירוויח דבר אם יתכסה בנוצות. הצורך בבידוד עולה ככל שבעל החיים קטן יותר, שכן אצל בעלי חיים קטנים שטח הפנים של הגוף גדול יחסית לנפח שלהם והם מאבדים חום במהירות רבה יותר מבעלי חיים גדולים. הציפורים התפתחו מדינוזאורים גדולים יותר, ובמהלך האבולוציה שלהן, משערים החוקרים, הצורך בנוצות הפך לחיוני יותר ויותר. 

ד"ר גרנט הקולנועי הסיק שהדינוזאורים הם בעלי דם חם לפי הדרך שבה הם נעים. למרבה הצער, אנחנו לא יכולים להסתכל על בעלי החיים האלו ישירות – אך החוקרים מצאו דרך למדוד להם את הטמפרטורה, גם עשרות מיליוני שנים לאחר מותם.