Для теплокровных позвоночных, особенно динозавров, главная проблема при жизни в соленой воде — избыток солей. В отличие от млекопитающих, рептилии и птицы не могут выделять концентрированную мочу. Вместо этого эволюция дала им особый инструмент — солевые железы в области головы, которые выводят соли наружу, например, через нос. По принципу действия эти железы похожи на слезные железы у человека.
Среди современных животных лучше всех к жизни в соленой воде приспособлены птицы, у которых эти железы часто расположены над глазницами, прямо на крыше черепа. Ученые давно доказали, что у нептичьих динозавров тоже могли быть примитивные солевые железы, но обычно они располагались в передней части морды, около ноздрей. До недавнего времени не было убедительных доказательств наличия сложных «надглазничных» желез, как у птиц, у динозавров, не входивших в группу прямых предков птиц.
Исследователи из Италии, Великобритании и Бразилии пересмотрели строение черепов спинозаврид. Они изучили ископаемые останки спинозаврид из коллекций музеев Великобритании, Италии и Германии, включая знаменитые образцы Baryonyx, Ceratosuchops и североафриканских гигантских спинозавров.
Ученые анализировали детали черепных костей: ямки, бороздки и отверстия (форамины), которые в телах живых животных служат «слепками» для кровеносных сосудов, нервов и протоков желез. Кроме того, провели статистическую реконструкцию предковых сред обитания, чтобы выяснить, были эти динозавры пресноводными или морскими на филогенетическом древе, увязав строение костей с геологическим возрастом пород. Результаты исследования опубликовали в журнале Historical Biology.
После анализа данных у спинозаврин — продвинутой группы спинозаврид, к которой относят знаменитого Spinosaurus — впервые обнаружили полные костные следы птицеподобных надглазничных солевых желез. На крыше их черепа, прямо над глазницами, ученые нашли характерные парные впадины, разделенные гребнем, а также отверстия для сосудов и канал для протока железы, огибающий глазницу. Эта структура полностью аналогична той, что позволяет современным морским птицам пить соленую воду. Исследователи пришли к выводу, что спинозаврины получили эту особенность независимо от птиц.
У более примитивных родственников таких ямок на черепе нет, а их носовые железы располагались в классическом, переднем положении. Анализ показал, что переход к солоноватым условиям обитания и появление надглазничных желез произошли именно у поздних спинозаврин, которые жили в эпоху позднего мела на территории современной Северной Африки. Причем реконструкция среды обитания подтвердила: в отличие от пресноводных сородичей, эти животные были универсалами, способными жить как в реках, так и в лагунах с морской водой.
У спинозаврин в процессе эволюции произошли укорочение лицевой части черепа и смещение ноздрей назад к глазам. Это сократило пространство для носовой железы, но создало идеальные предпосылки для миграции железы вверх, на черепную крышу.