Een nieuwe studie van University College London en de Universiteit van Cambridge wijst erop dat de reden waarom grote theropode dinosaurussen zoals Tyrannosaurus rex ‘korte armen’ ontwikkelden die extreem onevenredig zijn aan hun enorme lichamen, waarschijnlijk is omdat ze tijdens het evolutieproces steeds meer vertrouwden op enorme en sterke schedels en krachtige bijtkrachten om op prooien te jagen, en hun voorpoten geleidelijk ontaardden in ‘overbodige configuraties’. Relevante resultaten zijn gepubliceerd in de Britse "Proceedings of the Royal Society, Series B".
Het onderzoeksteam analyseerde 82 soorten theropoden, een groep vleesetende, tweevoetige dinosaurussen waartoe ook de beroemde Tyrannosaurus rex-familie behoort. De resultaten laten zien dat het fenomeen van verkorting van de voorpoten onafhankelijk en herhaaldelijk voorkomt bij ten minste vijf grote groepen theropod-dinosaurussen, waaronder tyrannosauriden, abelisauriden, carcharodontosauriden (inclusief Tyrannotitan), megalosauriden en ceratosauriden, waar Tyrannosaurus rex zich bevindt. De onderzoekers ontdekten dat de verkorting van de voorpoten van deze dinosaurussen niet zozeer een bijproduct was van "te groot worden", maar nauwer verband hield met het dikker worden van de schedel en het sterker worden van de bijtkracht.
Charlie Roger Scheele, eerste auteur van het artikel en promovendus bij de afdeling Aardwetenschappen van University College London, wees erop dat mensen bekend zijn met de ‘grappige kleine handjes’ van Tyrannosaurus rex, maar dat andere gigantische theropoden zoals Carnotaurus zelfs kleinere voorpoten hebben dan Tyrannosaurus rex. Door middel van kwantitatieve analyse ontdekte het onderzoeksteam dat soorten met kortere voorpoten doorgaans sterkere en compactere schedels hebben, wat betekent dat ze bij aanvallen meer op hun schedels en onderkaken vertrouwen dan op hun voorpoten en klauwen. Scheler beschreef dit als een soort 'gebruik het of verlies het'-evolutie: nu het hoofd voldoende is om de taken van het bijten, grijpen en onderwerpen van prooien te voltooien, blijft het belang van de voorpoten afnemen en worden ze uiteindelijk 'gemarginaliseerd' in de evolutie.
De studie koppelde deze trend ook aan de opkomst van gigantische herbivoren in dezelfde periode. In sommige ecosystemen verschenen enorme sauropod-dinosaurussen met een lichaamslengte van ongeveer 30 meter. Deze "giganten" met lange halzen en lange staarten dwongen roofdieren hun jachtstrategieën te veranderen. Als je te maken hebt met een gigantische sauropode van bijna dertig meter lang, is het geen goede keuze om hem met zijn voorpoten te trekken. Het is uiteraard efficiënter om de prooi te bijten en vast te klemmen met een sterke schedel en een krachtige beet.
Om de relatie tussen "schedel en voorpoten" verder te onderzoeken, stelde het team een nieuwe reeks beoordelingsmethoden voor "schedelsoliditeit" voor, waarbij uitgebreid rekening wordt gehouden met indicatoren zoals bijtkracht, schedelvorm en de strakheid van botverbindingen. In dit evaluatiesysteem wordt hoe korter en compacter de schedel, en hoe ‘sterker’ de algehele schedel, geschikter geacht om beten met hoge intensiteit en ernstige schokken te weerstaan. Tyrannosaurus rex staat bovenaan alle monsters in deze metriek, en Tyrannotitan, een gigantisch roofdier uit het vroege Krijt-Argentinië, staat daar vlak achter, wat aantoont dat zijn schedel ook extreem sterk was.
Interessant genoeg staan verkorte voorpoten niet precies gelijk aan 'individueel gigantisme'. Onderzoek wijst uit dat Majungasaurus, die ongeveer 70 miljoen jaar geleden in Madagaskar leefde, een voorbeeld is. Het was het lokale toppredator, maar hij woog ongeveer 1,6 ton, slechts ongeveer een vijfde van de Tyrannosaurus rex. Het had een ongewoon dikke schedel en extreem kleine voorpoten. Hieruit blijkt dat de combinatie van ‘korte handen + hard hoofd’ bij verschillende lichaamstypes kan voorkomen. De sleutel ligt in de ecologische rol en jachtmethode, in plaats van in de pure lichaamsvorm.
Uit het onderzoek bleek ook dat verschillende dinosauruslijnen verschillende wegen bewandelden op weg naar het verkleinen van hun handen. Bij abelisauriden zijn de delen van de hand en onderarm onder de elleboog in de loop van de tijd bijzonder gedegenereerd, waarbij de voorpoten van latere vertegenwoordigers zoals Madagascarosaurus in extreme mate zijn verkleind. Bij tyrannosauriden daarentegen krompen alle delen van de gehele voorpoot gelijkmatig en synchroon, zonder dat er een specifieke "krimping" van een bepaald gedeelte werd waargenomen. Dit suggereert dat verschillende families mogelijk dezelfde "korte voorpoot"-morfologie hebben gekregen door totaal verschillende ontwikkelings- en evolutionaire mechanismen.
Wat de timing betreft, is het team van mening dat het meer in overeenstemming is met de evolutionaire logica dat de schedel "eerst sterker wordt en dan zijn handen krimpt". Volgens correlatieanalyse lijken de kenmerken van dikkere schedels en sterkere bijtkrachten het eerst te verschijnen, terwijl de verkorting van de voorpoten zich later geleidelijk manifesteert. Scherer wees erop dat het onwaarschijnlijk is dat deze roofdieren de voorpoten als wapen overhaast zullen 'opgeven' zonder eerst een aanvalsmethode te ontwikkelen die voldoende is om de voorpoten te vervangen. Daarom is de kans groter dat de korte voorpoten een passieve reactie zijn op de "upgrade van het hoofdwapensysteem".
Het onderzoeksteam stelde ook het concept van "evolutionaire wapenwedloop" voor. Terwijl herbivoren steeds groter en sterker worden, worden roofdieren gedwongen hun jachtuitrusting te upgraden, waarbij ze evolueren naar extremen in lichaamsgrootte, schedelstructuur en bijtkracht. In dit proces groeiden sommige roofdieren zelf uit tot gigantische beesten, en schakelden ze geleidelijk over van de modus met twee wapens van 'klauw + bijten' naar de 'zware bijt'-modus die sterk leunde op de schedel en onderkaken, waardoor de rol van de voorpoten verder werd verzwakt.