Tyrannosaure rex était l'un des plus grands dinosaures carnivores de tous les temps - il mesurait jusqu'à 42 pieds de long du museau à la queue et aurait pesé environ 16, 000 livres. Et ce n'était pas le seul :certains de ses cousins ​​moins connus pouvaient atteindre presque la même taille. Les scientifiques ont déjà montré que T. rex est devenu si grand en traversant une énorme poussée de croissance chez les adolescentes, mais ils ne savaient pas si c'était juste pour les tyrannosaures, juste eux et leurs proches, ou peut-être tous les grands dinosaures bipèdes. En coupant des os de dinosaures et en analysant les lignes de croissance, une équipe de chercheurs a obtenu sa réponse : T. rex et ses plus proches parents ont eu une adolescence délicate au cours de laquelle ils sont devenus énormes, tandis que ses cousins ​​plus éloignés du groupe des allosauroïdes continuaient de croître un peu chaque année.

« Nous voulions examiner un large éventail de différents théropodes, à deux pattes, dinosaures carnivores, afin de comprendre les schémas plus larges de croissance et d'évolution au sein du groupe, " dit Tom Cullen, l'auteur principal d'une nouvelle étude sur Actes de la Royal Society B .

Cullen, une filiale scientifique du Field Museum de Chicago qui a travaillé sur l'étude en tant que chercheur postdoctoral au Field avec le conservateur des dinosaures du musée, Pete Makovicky, explique, « Nous voulions particulièrement comprendre comment certains d'entre eux sont devenus si grands - c'est la façon dont T. rex a grandi la seule façon de le faire?"

Makovicky, un affilié scientifique du Field et professeur de géologie à l'Université du Minnesota et auteur principal de l'article, dit, "Nous voulions également voir si nous obtenions le même record de croissance lorsque nous avons échantillonné une variété d'os différents du même squelette. Toutes ces questions sur la croissance des théropodes pourraient avoir un impact sur notre compréhension de l'évolution du groupe." Makovicky a développé l'idée du projet et a également découvert plusieurs des dinosaures dont les fossiles ont été analysés dans l'étude.

La question de savoir comment un animal grandit est étonnamment délicate. Les mammifères comme nous ont tendance à traverser une période de croissance extrême lorsque nous sommes jeunes, puis à conserver la même taille une fois que nous atteignons l'âge adulte. Dans d'autres groupes d'animaux, ce n'est pas toujours le cas. "Le taux de croissance varie vraiment, il n'y a pas de taille unique, " dit Cullen, qui est maintenant chercheur postdoctoral au Musée des sciences naturelles de Caroline du Nord. "Les oiseaux ont des poussées de croissance super et atteignent la taille adulte très rapidement, tandis que les reptiles comme les alligators et divers lézards et serpents ont une croissance prolongée. Avec eux, un vraiment, un très gros individu est probablement très vieux."

Les dinosaures théropodes aiment T. rex sont liés à la fois aux oiseaux et aux reptiles modernes - en fait, les oiseaux sont les seuls théropodes vivants. Les scientifiques ne savaient pas si les schémas de croissance des théropodes ressemblaient davantage à ceux des oiseaux ou des reptiles, et ces différents modèles de croissance peuvent faire une grande différence dans la façon dont un animal s'intègre dans son écosystème. Devenir gros rapidement peut être un avantage concurrentiel :cela vous permet de chasser plus facilement d'autres animaux, et plus difficile pour les autres animaux de vous chasser. D'un autre côté, une poussée de croissance demande beaucoup d'énergie et de ressources, et il est plus facile de grossir un peu chaque année toute votre vie. "La quantité de calories T. rex aurait eu besoin pendant sa poussée de croissance aurait été ridicule, " dit Cullen, comme un adolescent qui a mangé des dinosaures au lieu d'interminables sacs de bouchées de bagels.

La lutte centrale dans l'étude des animaux disparus est que nous ne pouvons jamais savoir exactement à quoi ressemblait leur vie. Comme nous ne pouvons pas observer directement un dinosaure grandir comme un animal vivant aujourd'hui, il est difficile de savoir avec certitude comment ils ont grandi. Mais il y a des indices dans les archives fossiles qui révèlent des modèles de croissance.

"" À l'intérieur des os comme un animal grandit, il y a des marques comme les cernes des arbres qui enregistrent à peu près l'âge de l'animal, combien il grandit chaque année, et un certain nombre d'autres facteurs, " dit Cullen. Pour trouver ces anneaux de croissance, Cullen et ses collègues ont découpé des fossiles de dizaines de dinosaures, de ceux de la taille de chiens et d'autruches jusqu'à SUE le T. rex , l'un des plus grands dinosaures prédateurs jamais découverts. Avoir accès aux tranches et aux dés d'os d'une gamme de théropodes n'était pas une proposition facile, mais Cullen et Makovicky ont contacté des collègues du monde entier. En particulier, ils ont pu obtenir des échantillons d'une nouvelle espèce de carcharodontosauridé géant d'Argentine comme contrepoint direct à T. rex —ce spécimen a été découvert et fouillé par Makovicky en collaboration avec ses collègues argentins Juan Canale et Sebastian Apesteguía. Les auteurs ont également contacté des collègues du Musée paléontologique du Liaoning pour obtenir des échantillons de petits théropodes étroitement liés aux oiseaux afin d'obtenir l'échantillonnage évolutif large nécessaire pour déterminer des modèles à grande échelle dans l'histoire de la vie.

"Le tout premier spécimen que le Field Museum m'a laissé échantillonner était SUE le T. rex , " dit Cullen. " C'était assez angoissant, car c'est un fossile si célèbre. » Il a utilisé un foret de carottage à pointe de diamant pour découper un minuscule cylindre dans l'os de la cuisse de SUE. L'échantillon résultant était une coupe transversale de l'os de SUE, avec des lignes comme les cernes des arbres montrant où le nouvel os avait poussé année après année. (Le morceau d'os manquant, environ la taille d'une pile D, 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.)

De retour au labo, 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, le plus vieux 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."