Voorouder van T. rex had S-vormig brein, blijkt uit fossiel

Uit de complexe schedel blijkt dat Tyrannosauriërs van alle soorten en maten efficiënte jagers waren.donderdag 15 november 2018

Door Maya Wei-Haas
De verrassende vorm van het brein van Dilong paradoxus helpt onderzoekers door te dringen in het gedrag van dit oeroude beest.

Gezien zijn achternaam ‘paradoxus’ verwacht je wel wat vreemds van deze kleine Tyrannosauriër-achtige. De soort Dilong paradoxus werd voor het eerst in 2004 beschreven en verraste wetenschappers met zijn donzige vacht. Het was het eerste voorbeeld van dieren die waren uitgerust met dit soort ‘proto-veren’, en de soort maakte duidelijk dat zelfs de machtige Tyrannosaurus rex, die vijftig miljoen jaar later op het toneel verscheen, een licht verenkleed had.

En dit aspect van Dilong was niet het enige dat de onderzoekers verblufte.

In een recente studie die in het vakblad Historical Biology is verschenen, wordt voor het eerst de uitgebreide analyse van de schedel van Dilong beschreven. Daaruit blijkt dat het kleine brein van deze Tyrannosauriër-achtige een S-vorm had. De gebogen vorm wijkt af van het lineaire brein van T. rex en is gebruikelijker bij dieren die later in de evolutionaire stamboom ontstonden.

“Het is een paradox,” zegt hoofdauteur Martin Kundrát van de Pavol Jozef Šafárik-Universiteit in Košice (Slowakije), verwijzend naar de oorsprong van de soortnaam.

Bovendien biedt de nieuwe analyse van Dilong – een van de oudste en tegelijk kleinste Tyrannosauriër-achtigen – de wetenschappers meer inzicht in de evolutionaire ontwikkeling van deze later zo machtige landdieren. Die dominante rol van Tyrannosauriërs was namelijk niet vanzelfsprekend.

In deze driedimensionale weergave van de hersenvorm van Dilong toont het heldergele gedeelte de S-vorm van het brein.

“Er liepen heel wat grote toproofdieren rond toen de Tyrannosauriërs zich voor het eerst ontwikkelden,” zegt paleontologe Lindsay Zanno van het North Carolina Museum of Natural Sciences, die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken. Pas toen concurrerende soorten door grote uitstervingen van het toneel verdwenen, konden de tirannen de macht overnemen.

Uit de nieuwe studie komt naar voren dat de hersenen van de eerste Tyrannosauriër-achtigen waren uitgerust met “geavanceerd zintuiglijk gereedschap” en dat ze daardoor mogelijk een belangrijke rol hebben gespeeld als wegbereiders van de oppermachtige Tyrannosauriërs, zegt Zanno. “Ze waren ontworpen om toproofdieren te worden, maar dat lukte pas toen ze daartoe de kans kregen.”

Botten en brein

Veel inzichten in het gedrag van dinosauriërs kunnen worden afgeleid uit de vorm en omvang van hun oeroude botten, en zo ook kunnen uitstulpingen en bulten op de hersenen van dinosauriërs ons veel vertellen over hun levenswijze. Maar er is een probleem: hersenen zijn zacht en kneedbaar, dus werd aangenomen dat ze vrijwel nooit gefossiliseerd werden. Na de dood gaat het brein snel tot ontbinding over en vult de schedel in feite met vloeistof, zegt Eugenia Gold, een paleontologe van de Suffolk University in Boston die niet bij de nieuwe studie was betrokken. Tot nu toe is slechts één gefossiliseerd dinosauriërbrein aangetroffen – en zelfs die vondst is onder paleontologen omstreden.

De beste manier om oeroude hersenen te kunnen bestuderen is dan ook het maken van een nauwkeurige ‘endocast’, oftewel een afgietsel van het binnenste van de schedel. Deze methode werd ook bij dit nieuwe onderzoek gebruikt; wetenschappers maakten CT-scans van een 125 miljoen jaar oude schedel van een Dilong die in het westen van de noordoostelijke Chinese provincie Liaoning was opgegraven. Op de computer reconstrueerden ze de meest waarschijnlijke vorm van het brein van een Dilong en vergeleken dit met een eerder gescande schedel van een T. rex.

Het meest opvallende verschil tussen de beide reconstructies was hun vorm. Het brein van Dilong had de vorm van een in elkaar gedrukte letter ‘S’, terwijl die van de T. rex langgerekt en lineair was. De onderzoekers hadden juist het tegendeel verwacht, zegt Kundrát, want S-vormige hersenen worden doorgaans in verband gebracht met vogels en latere theropoden, de voorlopers van moderne gevederde dieren.

Toch betekenen de gebogen vormen van het brein zeker niet dat Dilong de Einstein onder de Tyrannosauriër-achtigen was, noch dat T. rex een dommekracht was. De onderzoekers vermoeden dat de verandering in vorm het gevolg was van de snelle toename in lichaamsomvang van deze soort.

Geurspecialist

Gedurende de eerste tachtig miljoen jaar van hun ontwikkeling bleven Tyrannosauriërs vrij klein van omvang. Zo was Dilong van kop tot staart niet meer dan twee meter lang. Maar in slechts vijftien miljoen jaar groeiden deze dieren uit tot ware monsters. Geschat wordt dat T. rex gedurende zijn maximale groeifase met twee kilo per dag aankwam.

bekijk galerij

“Dat had enorme gevolgen voor hun morfologie,” zegt paleontoloog Matteo Fabbri van de Yale University, die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken. “Tot nu toe wisten we niet hoe hun zenuwstelsel op die groei reageerde.” Uit de nieuwe studie blijkt dat de snelle groei niet alleen het uiterlijk van deze wezens en van hun hersenen bepaalde, maar ook hun zintuiglijke vermogens.

Zo was de regio in de hersenen die verantwoordelijk is voor het ruiken bij T. rex naar verhouding groter dan bij Dilong, wat erop wijst dat de reusachtige carnivoren bij het achtervolgen van prooi vooral op hun reukzin vertrouwden. Hoewel beide soorten goed konden ruiken, denkt Kundrát dat T. rex een echte “geurspecialist” was.

Dilong beschikte daarentegen over een opvallend grote flocculus, het gedeelte van het brein dat in verband wordt gebracht met het binnenoor, waar de wendbaarheid en het evenwicht van het dier wordt geregeld.

“Ik heb nog nooit zo’n enorme flocculus bij welke dinosauriër dan ook gezien of ervan gehoord van mijn collega’s,” zegt Kundrát. Deze buitenmaatse flocculus moet Dilong hebben geholpen met het bewaren van zijn evenwicht terwijl hij zijn omgeving aan weerszijden op prooidieren afspeurde. Omdat T. rex een zware kolos was, was hij waarschijnlijk veel minder wendbaar dan Dilong en had dus niet zo’n geavanceerd evenwichtsorgaan nodig.

“Hieruit blijkt van welk type dier de kolossale Tyrannosauriërs afstamden: kleine, slimme jagers die goed konden horen, maar waarschijnlijk eerder snelheid en verrassing gebruikten dan een uitstekende reukzin om hun prooi te lokaliseren,” schrijft paleontoloog Stephen Brusatte van de University of Edinburgh in een e-mail. Na hun onderzoek naar de schedels van iets vroegere Tyrannosauriër-achtigen in 2016 kwamen Brusatte en zijn collega’s tot een soortgelijke conclusie.

Hersenspinsels

Maar het interpreteren van het gedrag van deze dinosauriërs op basis van de vorm van hun hersenen blijft een lastige onderneming.

“Het brein is een ongelooflijk complex orgaan,” legt Gold uit. “Als je niet alle onderdelen ervan begrijpt, kun je hooguit veronderstellingen doen en ben je niet honderd procent zeker van wat er aan de hand was.”

Daarom hebben wetenschappers veel van de verschillen tussen de beide hersenvormen nog niet aan bepaalde gedragingen kunnen toeschrijven. Zo lijken de grote hersenen (het cerebrum) tijdens de ontwikkeling van Dilong naar T. rex in omvang te zijn afgenomen. Samen met de thalamus vormen de grote hersenen het deel van het brein dat verantwoordelijk is voor “integratie en besluitvorming op hoog niveau”, zegt Gold. Maar hij benadrukt dat niemand weet of deze afname ook gevolgen had voor het functioneren van deze reuzen.

Ook is nog onduidelijk of een afgietsel van de hersenen eigenlijk wel een goede afspiegeling is van de hersenvorm, zegt Zanno.

“Hoeveel ruimte zat er bijvoorbeeld tussen de hersenen en de schedelvorm?” Dat soort factoren kunnen van invloed zijn op de manier waarop onderzoekers het gedrag van deze oeroude dieren op basis van fossielen interpreteren.

Toch zijn veel paleontologen enthousiast over het nieuwe onderzoek en noemen het niet alleen van belang voor het inzicht in de ontwikkeling van Tyrannosauriër-achtigen maar ook in veranderingen die bij andere dinosauriërs zijn aangetroffen. Volgens Zanno sluiten veel evolutionaire kenmerken van Tyrannosauriërs aan op ontwikkelingen bij andere prehistorische toproofdieren.

“In feite is dit het zoveelste voorbeeld van de manier waarop de evolutie telkens weer strategieën ontwikkelt die werken,” zegt zij.

Lees ook: Waarom T. rex niet met zijn tong kon wiebelen

Lees ook: Ontdekking in Siberië suggereert dat alle dinosaurussen veren hadden

Bekijk ook: 23x foto’s van fossielen van dinosauriërs

Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com

Lees meer