Zesenzestig miljoen jaar geleden trilde de grond in het westen van Noord-Amerika onder de denderende stappen van een tiran: Tyrannosaurus rex. Maar ondanks de vele T. rex-fossielen die in deze regio in gesteentelagen uit het Krijt zijn blootgelegd, wisten wetenschappers maar weinig over de groeifases van de beroemde dinosauriër: van een pas uit het ei gekropen baby tot reusachtig roofdier.
Maar in een studie die deze week in het tijdschrift Science Advances is verschenen, beschrijven onderzoekers nu een verbluffend gedetailleerde analyse van dwarsdoorsneden van de pootbeenderen van jonge tyrannosauriërs. Uit de resultaten van het onderzoek komt naar voren dat het groeitempo van T. rexmet het ouder worden veranderde en bovendien dat deze vleesetende dinosauriërs hun ontwikkeling konden vertragen als er weinig voedsel beschikbaar was, waardoor ze in evolutionair opzicht een streepje voor hadden.
Het onderzoek plaatst ook nieuwe vraagtekens bij het bestaan van Nanotyrannus, een omstreden ‘dwergtyrannosaurus’ die in dezelfde tijd als T. rexzou hebben geleefd. In de jaren tachtig meenden paleontologen die onderzoek deden naar fossielen van kleine en slanke vleeseters dat de botten toebehoorden aan een aparte tyrannosauriërsoort. Maar in latere studies kwamen de meeste experts tot de slotsom dat de ‘Nanotyrannus’-fossielen waarschijnlijk afkomstig waren van juveniele T. rexen.
In het nieuwe onderzoek zijn voor het eerst gegevens over de microstructuur van vermeende Nanotyrannus-beenderen onderzocht, en daaruit blijkt dat de fossielen toebehoorden aan twee jonge dieren. Het kan zijn dat er tot nu toe nog geen fossielen van volwassen Nanotyrannussen zijn gevonden, of dat de soort Nanotyrannus helemaal geen soort is maar een jeugdige versie van T. rex. In het laatste geval bieden deze fossielen een zeldzaam inkijkje in de ontwikkelingsfases van de beroemde dinosauriër.
“Er is nog heel veel dat we over dinosauriërs te weten moeten komen, zelfs over een zo bekende dinosauriër als Tyrannosaurus rex,” zegt Holly Woodward, paleontologe aan het Center for Health Sciences van de Oklahoma State University en hoofdauteur van de nieuwe studie. “We weten nog maar weinig over het levensverhaal van deze dieren: hoe ze opgroeiden, vanaf het moment dat ze uit het ei kropen tot de fase waarin ze beesten met een gewicht van negen ton werden.”
Fossielenschat
Uit eerder onderzoek naar volwassen T. rexen is gebleken dat de dinosauriërs hun enorme omvang bereikten als ze in de twintig waren. In twee invloedrijke artikelen uit 2004 opperden de auteurs dat het dier in zijn tienerjaren een groeispurt doorliep, waarbij het gemiddeld met 2,3 kilo per dag groeide. Maar het analyseren van botten van oudere T. rexen vertelt natuurlijk niet het hele verhaal. Als botten ouder worden, worden ze voortdurend opnieuw opgebouwd, waarbij het juveniele bot uiteindelijk verloren gaat.
“We weten dat T. rexsnel moest groeien, van een pas uit het ei gekropen zuigeling die niet veel meer woog dan een duif tot een volwassen exemplaar groter dan een stadsbus, maar we weten niet veel over de groeifases van zijn tienerjaren,” schrijft Steve Brusatte, verbonden aan de University of Edinburgh en een van de paleontologen die het nieuwe onderzoek voor publicatie beoordeelden, in een e-mail.
Gebaseerd op een grote passie voor microscopie in haar jeugdjaren, zou Woodward later onderzoek doen naar de minuscule structuren die in fossielen van dinosauriërbotten bewaard zijn gebleven. Voor deze nieuwe studie richtten Woodward en haar team zich op beenderen van twee exemplaren die in Montana waren ontdekt en in het Burpee Museum of Natural History in Illinois werden bewaard. Het ene fossiel, van een dinosauriër met de naam ‘Jane’, is een bijna volledig tyrannosaurus-skelet van een kleine zesenhalve meter lengte. Het andere fossiel, van een dinosauriër zonder naam, is minder compleet maar het dier was vermoedelijk groter dan Jane.
De onderzoekers haalden eerst enkele dunne schijfjes uit de pootbeenderen van beide exemplaren en doopten ze in kunsthars. Daarna sneden ze nog dunnere schijfjes, met de dikte van een menselijke haar, uit de hard geworden hars – dun genoeg om het gefossiliseerde botweefsel doorschijnend voor licht te maken. Onder de microscoop onderzocht Woodward deze transparante schilfers in detail. Uit de bewaard gebleven bloedvaatjes bleek hoeveel bloed door het botweefsel stroomde, een aanwijzing voor het groeitempo van het bot. Ook de structuur zelf leverde inzichten op: hoe chaotischer de mineralen in het bot zijn gerangschikt, des te sneller is het bot gegroeid.
Net als boomringen verraden ook groeiringen in botten de jaarlijkse veranderingen in de groeisnelheid. In tijden van overvloed en warm weer groeiden de dieren doorgaans sneller. In tijden van schaarste en kou kon hun groei gedurende drie tot zes maanden worden stilgezet, wat herkenbare ringen in hun botten achterliet.
Het botweefsel van beide exemplaren was chaotisch en zat vol bloedvaatjes, wat erop wijst dat de botten snel groeiden in de periode dat de dieren stierven. Bovendien bevatten de botten niet de kenmerkende groeiringen van volwassen botten, wat duidelijk maakte dat het om fossielen van juveniele exemplaren ging. Voor het team bevestigde dit resultaat nog eens dat de resten zeer waarschijnlijk afkomstig waren van T. rexen.
“Dit onderzoek is de zoveelste nagel aan de doodskist van de Nanotyrannus. Ik denk dat het nu tijd wordt om die doodskist te begraven,” zegt Brusatte. “Hoewel ik nog altijd de hoop heb dat er een volwassen Nanotyrannus wordt gevonden, denk ik op dit punt dat zoiets net zo waarschijnlijk is als het vinden van fossielen van een eenhoorn in dezelfde gesteentelagen.”
Pauzeknop
Gebaseerd op het aantal groeiringen schat het team van Woodward dat de beide exemplaren op z’n minst tussen de dertien en vijftien jaar oud waren toen ze stierven. Daarnaast ontdekten de onderzoekers dat het groeitempo van beide dieren van jaar tot jaar aanzienlijk verschilde, waarschijnlijk omdat het voedselaanbod sterk schommelde.
“Het duidt erop dat ze in een jaar van schaarste niet stierven omdat er geen natuurlijke hulpbronnen voorhanden waren, maar dat ze dan simpelweg niet groeiden,” zegt Woodward. In gesteenten waarin T. rex-fossielen zijn gevonden, hebben paleontologen maar weinig vleeseters van gemiddelde omvang aangetroffen, wat er volgens haar op wijst dat andere roofdieren mogelijk minder goed waren uitgerust om in dit ecosysteem te overleven. “Misschien werkte deze strategie bijzonder goed voor T. rex.”
Voor de nabije toekomst is Woodward bezig gegevens te verzamelen voor een groter onderzoek naar de groeifases van tyrannosauriërs, waarbij ze wil uitzoeken of hun groeipatronen op basis van het gefragmenteerde archief van fossielen in een computermodel kunnen worden verwerkt. Ook popelt ze om meer onderzoek te doen naar de fossielen van de twee tyrannosauriërs in het Burpee Museum.
Uit het werk van Woodward en haar collega’s blijkt bijvoorbeeld dat in een van de exemplaren in het museum mogelijk mergbot bewaard is gebleven, een bottype dat alleen door ovulerende vrouwtjes wordt aangemaakt. Om dit vermoeden te bevestigen zijn nog meer chemische analyses nodig.
“Ik vind het prachtig dat er nog zoveel valt te ontdekken,” zegt zij. “Ik herinner me dat ik in mijn jeugd al die boeken over dinosauriërs las en dacht: ‘Wow, ik wil echt dinosauriërs gaan bestuderen, maar tegen de tijd dat ik oud genoeg ben, is er niets meer over om te onderzoeken.’ Ik ben heel erg blij dat ik daarin ongelijk had.”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
