Analisi funzionale e biomeccanica della locomozione bipede del Tyrannosaurus rex

Sellers et al., (2017) hanno descritto su PeerJ due studi sulla biomeccanica locomotoria del T. rex. Il Tyrannosaurus rex è stato uno dei più grandi predatori terrestri bipedi che sia mai esistito, e in quanto tale, rappresenta un modello biologico utile per la comprensione degli adattamenti morfofunzionali e dei vincoli dovuti alle dimensioni del corpo (Brusatte et al., 2010). La capacità di correre del T. rex e di altri dinosauri di notevoli dimensioni è stata fortemente discussa in letteratura (Bakker, 1986; Hutchinson & Garcia, 2002; Paul, 1998; Paul, 2008; Sellers & Manning, 2007) come gli stili di vita e i comportamenti dei grandi dinosauri teropodi (Bakker, 1986; Carbone, Turvey & Bielby, 2011; Farlow, 1994; Holtz Jr; 2008; Paul; 1998; Paul; 2008; Ruxton & Houston, 2003). Tuttavia, nonostante un secolo di ricerca, dal lavoro di Osborn (1916) sull'anatomia degli arti dei tirannosauri, non resta un consenso su una velocità massima più precisa per il T. rex.  Studi anatomici (Bakker, 1986; Paul, 1998; Paul, 2008), tra cui alcuni che impiegano un certo grado di metodi quantitativi biomeccanici (Paul, 1998), hanno proposto una velocità molto più elevata (fino a 20 ms-1) che corrisponde ad un alto livello atletico, nonostante la mole di questi teropodi. Questi studi citano gli arti lunghi e gracili del T. rex come una caratteristica adattabile chiave che indica un solido rapporto (Christiansen, 1998) con queste velocità assolute (Bakker, 1986, Paul, 1998, Paul, 2008) (People & Currie, 2011). Al contrario, alcuni approcci biomeccanici più diretti e quantitativi hanno favorito delle velocità intermedie (Farlow, Smith & Robinson, 1995; Sellers & Manning, 2007) o velocità molto più ridotte per il T. rex, includendo nella loro gamma predittiva un'incapacità di raggiungere la vera corsa (Gatesy, Baker & Hutchinson, 2009; Hutchinson, 2004b; Hutchinson & Garcia, 2002). Gli approcci biomeccanici sottolineano i principi ben noti (Biewener, 1989, Biewener, 1990) come quello classico che, maggiore é il peso minore sarà la velocità, Alexander, 1977; Alexander & Jayes, 1983; Marx, Olsson & Larsson, 2006; Medler, 2002). I modelli biomeccanici incorporano intrinsecamente caratteri anatomici (ad esempio, proporzioni degli arti) su cui si basano valutazioni qualitative più tradizionali, ma richiedono anche definizioni quantitative per i parametri del tessuto molle associati alla distribuzione di massa e alle proprietà muscolari. Questi parametri del tessuto molle non si sono quasi mai conservati nei fossili di dinosauro e quindi devono essere stimati indirettamente. In genere i limiti minimi e massimi posti su tali parametri, sono stati ricavati in base ai dati degli animali vivi (Hutchinson, 2004a, Hutchinson, 2004b, Hutchinson & Garcia, 2002) e/o modelli di computer aggiuntivi (Bates, Benson e Falkingham, 2012; Hutchinson et al., 2005; Sellers et al., 2013). Tuttavia, questi approcci producono campi molto ampi per i parametri del tessuto molle nei dinosauri che si traducono direttamente in valori imprecisi per le stime delle prestazioni, come la velocità di esecuzione (Bates et al., 2010). Così, mentre gli approcci biomeccanici sono più espliciti e diretti dalla loro inclusione di tutti i principali fattori anatomici e fisiologici che determinano la capacità di corsa, la loro utilità all'interno della paleontologia in generale è stata gravemente limitata da elevati livelli di incertezza associati ai tessuti molli. Di conseguenza, le stime per la velocità di marcia del T. rex ricavate dai modelli biomeccanici variano da 5 a 15 m/s (Gatesy, Baker & Hutchinson, 2009, Hutchinson, 2004b, Hutchinson & Garcia, 2002, Sellers & Manning, 2007). Una soluzione sarebbe quella di trovare le informazioni in una morfologia scheletrica conservata che potrebbe essere usata per ridurre la dipendenza predittiva dei modelli biomeccanici sui tessuti molli. È stato recentemente suggerito che il carico osseo possa essere utilizzato per migliorare la ricostruzione degli apparati locomotori dei vertebrati fossili escludendo gli attacchi che portano a carichi scheletrici eccessivamente elevati (Sellers et al., 2009). È molto probabile che in molti casi gli scheletri dei vertebrati si siano ottimizzati per le prestazioni locomotorie in modo tale che le sollecitazioni  di picco potessero raggiungere il 25-50% della loro limite, indicando un fattore di sicurezza tra due e quattro (Biewener, 1990). Esistono rare eccezioni  in cui le ossa lunghe sono notevolmente più forti di quelle richieste (Brassey et al., 2013a), ma in generale questo compromesso tra massa corporea e capacità portante sembra essere un adattamento anatomico diffuso che si riscontra negli invertebrati e nei vertebrati (Parle, Larmon & Taylor, 2016). Le nostre precedenti simulazioni di locomozione bipede dei teropodi (Sellers & Manning, 2007), non considerano direttamente il carico scheletrico, ma calcolano le forze di reazione congiunte che possono essere utilizzate direttamente per stimare il carico osseo utilizzando la metodologia meccanica (Brassey et Al., 2013c). Tuttavia, lo studio conclude e dimostra che, includere molteplici modalità fisiche migliora le  ricostruzioni della biologia locomotoria degli organismi antichi e suggerisce una migliore comprensione dei vincoli meccanici connessi alle grandi dimensioni del corpo. Quindi, questo lavoro pubblicato su PeerJ, per poter essere convalidato appieno, dovrebbe essere confrontato con altri studi sperimentali effettuati sulle specie bipedi esistenti.