In het huis van een boer in de Chinese provincie Henan tuurden de paleontologen Fenglu Han en Haishui Jiang in de zomer van 2018 in een doos met ronde brokken steen. De boer had deze gevonden in de buurt van zijn huis in het arrondissement Neixiang, dat bekend staat om de dinosauruseieren. Eén steenachtige bol in het bijzonder trok de aandacht van de wetenschappers. Het fossiel, dat wel iets weg had van een biljartbal, leek op geen enkel ander dinosaurusei dat ze eerder hadden gezien.
Han en Jiang, die werkzaam zijn aan de China University of Geosciences in Wuhan, dachten aanvankelijk dat het ei afkomstig zou kunnen zijn van een nieuwe dinosaurussoort. Maar zorgvuldig onderzoek onthulde iets nog wat nog zeldzamer is. In de versteende schaal van het ei lagen de resten van een uitgestorven reuzenschildpad.
Volgens een nieuw onderzoek dat is gepubliceerd in Proceedings of the Royal Society B, is het pas ontdekte fossiel een ei van een uitgestorven groep landschildpadden die bekend staat als de Nanhsiungchelyidae. Deze schildpadden hadden enorme afmetingen en leefden samen met de dinosauriërs in het Krijt, zo’n 145 tot 66 miljoen jaar geleden. Het versteende ei is een van de grootste die uit die tijd bekend zijn. Het team schat dat de schildpad die het ei heeft gelegd, uitzonderlijk groot was en waarschijnlijk een schild had dat ongeveer even lang was als een gemiddeld mens.
“Dit waren beslist geen kleine schildpadden,” zegt Darla Zelenitsky, auteur van het nieuwe onderzoek en paleontoloog aan de Universiteit van Calgary in Alberta, Canada.
Het komt niet vaak voor dat fossiele embryo’s van welk dier dan ook worden gevonden. De tere weefsels en beenderen van dieren in ontwikkeling breken na verloop van tijd gemakkelijk af. Embryo’s van schildpadden komen nog minder vaak voor dan die van dinosauriërs. Volgens Zelenitsky komt dat mogelijk deels doordat de meeste schildpadeieren klein zijn en een dunne schaal hebben. Er zijn slechts enkele versteende schildpadembryo’s ontdekt, waarvan er geen een zo goed bewaard is gebleven dat wetenschappers het in de schildpaddenstamboom kan thuisbrengen..
Aan de hand van dit laatste fossiele embryo kon het team andere schildpadeieren identificeren die tot dezelfde groep behoren. Hierdoor werd een beeld verkregen van het nestgedrag en de evolutionaire aanpassingen van deze oeroude dieren.
Lees ook: Deze bedreigde schildpad heeft een ‘punkkapsel’ van algen
Hoewel uit één enkel fossiel slechts een beperkt aantal conclusies kan worden getrokken, is de ontdekking van dit oude schildpadembryo een veelbelovende aanwijzing dat er nog meer te vinden zijn. Dat zegt Tyler Lyson, conservator van de collectie Gewervelde paleontologie bij het Denver Museum of Nature and Science. Hij maakte geen deel uit van het onderzoeksteam. “Het is slechts een kwestie van tijd.”
Reconstructie van de kleine schildpad
Toen Han en Jiang het fossiele ei voor het eerst zagen, waren een paar spichtige botten die uit een spleet staken de enige aanwijzing voor de schat die erin verborgen zat. De wetenschappers mochten het ei van de boer meenemen voor onderzoek. Ook leidde hij hen naar de plaats waar hij het vreemde ei had gevonden. In een e-mail schrijft Han dat ze daar nog enkele fossielen vonden, maar dat deze de eeuwen niet zo goed hadden doorstaan.
In hun laboratorium maakten de onderzoekers een micro-CT-scan (microcomputertomografie van het ei. Daarbij worden röntgenstralen gebruikt om onder het gladde, stenige oppervlak van het fossiel te kunnen kijken. Op de CT-beelden was een wirwar van losse botten te zien. Om de warboel te doorgronden, reconstrueerde het team elk bot in drie dimensies om vervolgens het kleine skelet virtueel in elkaar te zetten.
Volgens Raul Diaz, een reptielenevolutiebioloog aan de California State University in Los Angeles die gespecialiseerd is in embryo’s, lijkt het embryo over het geheel genomen opvallend veel op moderne schildpadden. Hij wijst op de platte ribben van het embryo. Deze zouden verharden en uitspreiden naarmate de schildpad groeide om de onderliggende structuur van het beschermende schild te vormen. “Zoals ik het voor me zie, is het bijna niet te onderscheiden van wat ik in het laboratorium zou zien,” zegt Diaz, die geen deel uitmaakte van het nieuwe onderzoek.
Aan de hand van enkele belangrijke kenmerken kon de specifieke groep van de oeroude schildpad echter worden geïdentificeerd. Zo vertoont bijvoorbeeld het bovenkaakbeen, dat enigszins vierkant van vorm is en een gekartelde achterrand heeft, volgens Zelenitsky een sterke gelijkenis met de Nanhsiungchelyidae.
Lees ook: Prehistorische haaien deden zich tegoed aan vliegende reptielen, bewijst fossiel
Harde schaal
Het meest opvallende kenmerk van het ei was misschien wel de stevige schaal. Met een dikte van twee millimeter verschilt deze van de papierdunne schalen die bij schildpadden gebruikelijk zijn. De dikte van de eierschalen van hedendaagse waterschildpadden verschilt van de leerachtige bollen van zeeschildpadden tot de taaie eieren van de galapagosreuzenschildpad. Maar de schaal van het nieuw gevonden ei is ongeveer vier keer zo dik als die van de Geochelone elephantopus, een van de reuzen van de Galápagoseilanden.
Het is niet zeker wat het precieze doel van de taaie eierschalen is. De dikte zou een aanpassing kunnen zijn aan het klimaat in die tijd. Uit de plantengroei die in dezelfde rotsformatie als het ei is gevonden, valt af te leiden dat er een dor klimaat heerste. Een dikke schaal zou er voor zorgen dat er minder water uit het ei ontsnapte. Het is ook mogelijk dat de schaal moest voorkomen dat de eieren braken als de schildpadden diepe ondergrondse nesten groeven.
Welk doel het dikke omhulsel ook diende, Zelenitsky begrijpt niet hoe de jonge schildpadden eruit zijn gekomen. Ze hebben hun ledematen rigoureus moeten strekken en buigen bij hun pogingen uit het ei te komen.
Weggevaagd met de dinosauriërs
Het feit dat de Nanhsiungchelyidae op het land leefden en nestelden, kan hebben bijgedragen aan hun ondergang. De groep stierf zo’n 66 miljoen jaar geleden samen met alle niet-vliegende dinosauriërs uit, toen een gigantische asteroïde op aarde insloeg. De inslag veroorzaakte een enorme energiegolf die gloeiend heet gesteente de lucht in slingerde en grote stukken land in brand stak. “Alles op het aardoppervlak werd gekookt,” aldus Lyson.
Lees ook: Exclusief: fossiel in edelsteen blijkt nieuwe dinosauriër
Hij vertelt ook dat de meeste schildpadden aan uitsterven wisten te ontkomen. Zo ook waterschildpadden die verwant waren aan de Nanhsiungchelyidae. Hun leven onder water heeft hen wellicht beschermd tegen de ontploffing van de asteroïde. Ook het dieet kan een rol hebben gespeeld bij de ondergang van de schildpadden. De Nanhsiungchelyidea aten namelijk alleen planten. Dit beperkte dieet zou het voor de schildpadden moeilijk hebben gemaakt om voedsel te vinden na de inslag.
Er zijn geen eierschalen van de Nanhsiungchelyidae van na de inslag meer gevonden. De onderzoekers suggereren dat de dikke schalen misschien niet meer geschikt waren na de dramatische klimaatverandering. Maar er is meer informatie nodig om precies uit te zoeken waarom de dikke schalen verdwenen.
Emma Schachner, een evolutiebioloog aan de Louisiana State University in New Orleans die geen deel uitmaakte van het onderzoeksteam, zegt dat de nieuwe analyse een belangrijke ontwikkeling binnen de paleontologie is. Zonder het fossiel te vernietigen, konden wetenschappers in het verleden alleen de buitenkant bestuderen. Nu staat de digitale reconstructie tot onze beschikking. “Het model is wat het naar mijn mening bijzonder maakt,” zegt ze over het nieuwe onderzoek.
Toch laat het ook zien hoeveel er nog te leren valt over oeroude schildpadden. Lyson vertelt dat de meeste onderzoekers hun tijd eerder besteden aan het bestuderen van charismatische dinosauriërs dan aan oude schildpadden. Maar schildpadden zijn heel intrigerend. “Ze hebben een compleet andere lichaamsbouw dan alle andere dieren.”
Hij hoopt dat een nieuwe generatie geïnspireerd zal raken door vondsten zoals dit versteende schildpadembryo en zal willen ontrafelen hoe deze merkwaardige schepsels zijn ontstaan. Wat we volgens hem nodig hebben, zijn meer goede onderzoekers van fossiele schildpadden.
