Sinds 1907 hebben enkele merkwaardige fossielen, die zo’n 231 miljoen jaar werden gevormd in de oeroude zandduinen van een gebied dat nu Schotland is, paleontologen heel wat hoofdbrekens bezorgd. De fossielen bevatten geen botten – alleen de omtrekken ervan zijn nog in de korrelige zandsteen te herkennen. Om de contouren te kunnen bestuderen moesten onderzoekers aanvankelijk hete was en later vloeibaar plastic op de steenplaten gieten en het gestolde materiaal met de afdrukken erin onderzoeken. Dankzij deze techniek ontdekten ze een heel merkwaardig wezen. De afgietsels wezen op een twintig centimeter lang reptiel met ogenschijnlijk zeer lange achterpoten, een korte nek, extreem korte ribben en een bovenmaatse schedel.
Het dier kreeg de wetenschappelijke naam Scleromochlus taylori en heeft sinds zijn ontdekking een grillige rondreis door de stamboom van het leven gemaakt, omdat generaties van wetenschappers niet goed wisten wat ze met het creatuur aanmoesten. Onderzoekers hadden ook grote moeite om te reconstrueren hoe dit diertje heeft geleefd; zo vroegen ze zich af of het zich al springend door de zandduinen heeft voortbewogen, zoals springmuizen (jerboa’s) en andere springende dieren dat tegenwoordig doen.
Maar na ruim een eeuw, en dankzij enkele nieuwe anatomische ontdekkingen, is de ware identiteit van Scleromochlus dan eindelijk ontmaskerd. De nu opgedane inzichten helpen wetenschappers ook om zich een beter beeld te vormen van de evolutie van de pterosauriërs, de vliegende reptielen die lange tijd naast de dinosauriërs op aarde hebben geleefd.
Op hoogwaardige röntgenscans, die gisteren in het tijdschrift Nature zijn gepubliceerd, zijn tot voor kort onzichtbare anatomische details te zien waarmee Scleromochlus duidelijk kan worden toegeschreven aan de lagerpetiden, een groep van reptielen die leefde van 240 miljoen jaar geleden tot aan het einde van het Trias, 201 miljoen jaar geleden. ‘In de tijd dat Scleromochlus werd ontdekt, werd hij gewoon als een uiterst vreemd en bizar wezen beschouwd (...), en niemand kon er iets mee,’ zegt Davide Foffa, paleontoloog aan Virginia Tech en de Britse University of Birmingham en hoofdauteur van de nieuwe studie, over het onderzoek dat onder auspiciën van National Museums Scotland (NMS) werd verricht.
Lagerpetiden zijn op zichzelf al zeer raadselachtige wezens: tot voor kort waren er van deze reptielen niet veel meer dan wat achterpoten en een schedel gevonden. Maar in 2020 bleek uit baanbrekend onderzoek onder leiding van Martín Ezcurra dat de lagerpetiden enkele anatomische kenmerken gemeen hadden met de pterosauriërs. Die ontdekking heeft wetenschappers geholpen om een hiaat in het archief van gevonden fossielen op te vullen, een hiaat dat hun inzichten in de evolutionaire oorsprong van de pterosauriërs tot nu toe parten speelde.
Tezamen vormen de fossielen die van Scleromochlus zijn gevonden een paar vrijwel volledige skeletten. ‘Dankzij deze skeletten hebben we voor het eerst een veel completer beeld van de anatomie van de lagerpetiden,’ zegt Ezcurra, paleontoloog van het Museo Argentino de Ciencias Naturales Bernardino Rivadavia in Buenos Aires; Ezcurra was niet bij het nieuwe onderzoek betrokken.
Ontmaskering van Scleromochlus
De lange reis die Foffa heeft afgelegd om het raadsel van Scleromochlus op te lossen begon in 2018, toen hij bij NMS begon te werken aan het onderzoek naar een groep fossielen uit het Trias die bekendstaat als de ‘Elgin-reptielen’, omdat ze in gesteente in de buurt van het Schotse plaatsje Elgin zijn gevonden.
De reptielen die tot de groep behoorden, boden een inkijkje in een zeer belangrijke periode in de evolutie van het leven op aarde. Zo’n 252 miljoen jaar geleden, aan het einde van het Perm, werd dat leven getroffen door de grootste massa-extinctie ooit: een rampzalige opwarming van de aarde als gevolg van de immense hoeveelheden broeikasgassen die in de atmosfeer terechtkwamen toen in Siberië een miljoenen jaren aanhoudende vulkanische uitbarsting begon die gepaard ging met enorme basaltvloeden. Meer dan 95 procent van alle soorten op aarde stierven in deze periode uit, die ook wel wordt omschreven als het ‘Grote Sterven’.
Maar in het tijdperk van het vroege Trias dat erop volgde, herstelde het leven op aarde zich en begon zich razendsnel te diversificeren, waarbij ook de groep van gewervelde landdieren opkwam die tegenwoordig de aarde bevolkt. ‘Moeder natuur experimenteerde er lustig op los en je kunt zien dat er allerlei nieuwe dingen werden uitgeprobeerd. De evolutie ging gewoon helemaal los,’ zegt paleontologe Natalia Jagielska, een promovenda van de University of Edinburgh die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken.
Om de Elgin-reptielen en hun bizarre anatomie nader te onderzoeken maakten Foffa en zijn collega’s röntgenscans met een hoge resolutie van de fossielen, waarna ze de tweedimensionale scans ‘stapelden’ om de contouren in drie dimensies te reconstrueren. Nadat Foffa met succes een reptiel genaamd Leptopleuron had gescand, richtte hij zich op de legendarische en raadselachtige Scleromochlus-skeletten.
Zoals generaties van wetenschappers vóór hem al hadden ondervonden, is het erg lastig om een fossiel te bestuderen dat er eigenlijk niet is. Om zijn 3D-modellen te kunnen samenstellen, moest Foffa eerst ruim een jaar onderzoek doen naar de met luchtbelletjes gevulde ruimten en scheurtjes die waren te zien op de röntgenscans van de zandsteenfossielen waarin de omtrekken van Scleromochlus zich aftekenden. Uiteindelijk slaagden Foffa en zijn collega’s erin allerlei details te ontwaren die te miniem en verfijnd waren om in wasafdrukken te worden gevat.
Uit de scans bleek dat de ribben van het diertje iets langer waren dan uit eerder onderzoek was gebleken, en hetzelfde gold voor de voorpoten en staart van Scleromochlus. Foffa slaagde erin een hele klauw en voet van het diertje te reconstrueren, twee lichaamsdelen die niet eerder waren te zien. Maar het belangrijkste was dat hij de uiteinden van de dijbenen kon ontwaren, waardoor hij definitief kon bevestigen dat het om een lagerpetide ging.
Evolutie van de pterosauriërs
Nu Scleromochlus zonder twijfel als een lagerpetide kan worden beschouwd, kan het fossiel ook meer inzicht opleveren in de evolutie van de pterosauriërs, de eerste gewervelde dieren die het luchtruim kozen. Deze in onze ogen bizarre en wonderbaarlijke groep reptielen omvatte zeer verschillende creaturen die in geen enkel opzicht leken op enige moderne diersoort. Tot de groep behoorden enkele van de grootste dieren die ooit hebben gevlogen. Maar gebleken is dat het reconstrueren van hun evolutie allesbehalve eenvoudig is.
Het probleem is dat het geheel van fossielen dat tot nu toe van pterosauriërs is gevonden, grote hiaten vertoont. De pterosauriërs hadden holle botten, waardoor ze licht genoeg waren om te kunnen vliegen. Maar dat soort botten zijn ook extreem fragiel en blijven zelden als fossielen bewaard. Bovendien waren de omstandigheden in het vroege Trias, toen de eerste pterosauriërs op het toneel verschenen, simpelweg niet zo gunstig voor de vorming van fossielen als die in latere tijdperken.
Het gevolg is dat de gevonden fossielen van vroege pterosauriërs een ‘gat’ van zo’n dertig miljoen jaar vertonen. De oudst bekende pterosauriërs, die zo’n 220 miljoen jaar geleden op aarde leefden, waren al volleerde vliegers en bieden daardoor weinig inzicht in de evolutionaire ontwikkelingen die eraan voorafgingen. Maar toen Ezcurra in 2020 ontdekte dat de lagerpetiden nauw verwant waren aan de pterosauriërs, kon het genoemde hiaat worden verkleind tot zo’n achttien miljoen jaar.
Sindsdien is gebleken dat het resterende ‘gat’ zich moeilijk laat opvullen: noch Scleromochlus noch enige andere lagerpetide bezit een verlengde vierde vinger, waarmee de pterosauriërs uiteindelijk hun vleugels zouden ondersteunen. ‘Het is niet eenvoudig, maar we blijven gewoon doorzoeken,’ zegt Ezcurra.
Hoewel er geen botten van Scleromochlus bewaard zijn gebleven, hebben de afdrukken en omtrekken van meerdere skeletten van het dier het tot nu toe meest complete inzicht in de anatomie van een lagerpetide opgeleverd. Ook lijkt het wezen tot een van de oudste afstammingslijnen van de lagerpetiden te behoren, wat betekent dat het licht kan werpen op de directe voorlopers van de pterosauriërs.
Lange tijd werd vermoed dat Scleromochlus behoorde tot de zweefvliegende voorlopers van de pterosauriërs, maar het diertje vertoont geen enkele aanpassing die het in staat stelde om in bomen te klimmen en vandaaruit zweefvluchten te ondernemen. Ook mist het bekken van Scleromochlus de benige versterkingen die worden aangetroffen in de skeletten van dieren zich al springend voortbewegen, zoals jerboa’s. In plaats daarvan kon Scleromochlus waarschijnlijk op zijn achterpoten rondscharrelen en af en toe op vier poten lopen, wat erop kan wijzen dat de voorlopers van de lagerpetiden en pterosauriërs zich mogelijk op dezelfde manier hebben voortbewogen.
‘Als je naar de gemeenschappelijke voorouder van de pterosauriërs en lagerpetiden kijkt, dan zie je maar weinig vliegende dieren: ze zien er nog echt als landdieren uit, met robuuste voeten,’ zegt Jagielska. ‘Het verhaal van hun evolutie is dus waarschijnlijk interessanter.’
Toekomstig onderzoek naar de Elgin-reptielen zal meer details moeten opleveren: Foffa wil een atlas van Scleromochlus-botten samenstellen en de röntgenscans gebruiken om een permanent digitaal archief van het fossiel op te bouwen. Door die gegevens te publiceren hoopt Foffa’s team het debat over dit vreemde wezen verder aan te zwengelen.
‘Als dat debat nog honderd jaar duurt, prima,’ zegt hij. ‘Zo werkt dat nu eenmaal!’
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op nationalgeographic.com
