CASABLANCA, Marokko – Aan het einde van een schaars verlichte gang in de Université Hassan II in Casablanca ben ik in een stoffige ruimte beland waarin een opmerkelijke groep fossielen wordt bewaard: botten die fundamentele vragen oproepen over Spinosaurus aegyptiacus, een van de vreemdste dinosauriërs die ooit is ontdekt.
De Spinosaurus kon zeven ton wegen en een lengte van zestien meter bereiken, langer dan een volwassen Tyrannosaurus rex. Het roofdier droeg een groot ‘zeil’ op zijn rug en had een langgerekte snuit vol scherpe, kegelvormige tanden, vergelijkbaar met de muil van een moderne krokodil. Tientallen jaren werden reconstructies van zijn reusachtige lichaam voorzien van een lange, taps toelopende staart die deed denken aan de staarten van zijn vele verwanten onder de theropoden.
Maar de roodbruine fossielen die voor mij liggen uitgestald, veranderen dat beeld. Deze botten vormen tezamen een bijna complete staart – de eerste die is gevonden – van een Spinosaurus. Hij is zó groot dat er vijf tegen elkaar geschoven tafels voor nodig zijn om hem in volle lengte uit te stallen. En tot mijn verbijstering doet het geheel me denken aan een reusachtige, benige peddel.
De staart werd vandaag in het vakblad Nature beschreven en is de meest extreme aanpassing aan een aquatische omgeving die ooit bij een grote dinosauriërsoort is aangetroffen. De ontdekking van het fossiel in Marokko vergroot onze inzichten in de levenswijze van een van de meest dominante groepen van landdieren die op aarde heeft bestaan.
Uit de staartwervels groeien slanke uitsteeksels van bijna zestig centimeter lengte die aan roeispanen doen denken. Aan het einde van de staart zijn de benige bulten waarmee de staartwervels in elkaar grijpen bijna verdwenen, waardoor de staartpunt heen en weer kon worden bewogen en dit dier zich met zijn staart door het water kon voortstuwen. Mede dankzij deze aanpassing kon de Spinosaurus zich goed verplaatsen door het uitgestrekte rivierenstelsel waarin hij leefde of misschien zelfs de monsterlijk grote vissen achtervolgen waarop hij jaagde.
“Dit was eigenlijk een dinosauriër die een vissenstaart probeerde te ontwikkelen,” zegt opkomend National Geographic-onderzoeker Nizar Ibrahim, hoofd van het onderzoek naar dit fossiel.
Dankzij een dynamisch computermodel van de staart en onderzoek van de botstructuur hebben wetenschappers nu nieuwe en overtuigende argumenten in handen gekregen in een debat dat al jaren onder paleontologen woedt: hoeveel tijd bracht Spinosaurus feitelijk in het water door en in hoeverre ontwikkelden grote, vleesetende dinosauriërs zich tot echte waterdieren? In 2014 stelden onderzoekers onder leiding van Ibrahim dat de Spinosaurus het eerste voorbeeld van een semi-aquatische dinosauriër was, een hypothese die onder collega’s op veel verzet stuitte. Critici vroegen zich af of het fossiel dat het team van Ibrahim had onderzocht, überhaupt wel van een Spinosaurus of zelfs van één afzonderlijk dier afkomstig was.
In de periode dat de Spinosaurus leefde, 95 tot 100 miljoen jaar geleden in het tijdperk van het Krijt, hadden meerdere groepen reptielen zich ontwikkeld tot zeedieren, waaronder de dolfijnachtige ichthyosauriërs en de plesiosauriërs met hun ellenlange nekken. Maar die zeemonsters uit de tijd van de dinosauriërs vormden een specifieke afstammingstak aan de stamboom van de reptielen. Echte dinosauriërs als de Spinosaurus werden altijd gezien als pure landdieren.
Nieuwe bewijzen op grond van het nu geanalyseerde staartfossiel versterken het idee dat de Spinosaurus niet alleen op oevers rondhing maar in staat was om zich, bijna ‘als een vis in het water’, door zijn aquatische omgeving te verplaatsen. Al met al komt uit de bevindingen die vandaag werden gepubliceerd naar voren dat de reusachtige Spinosaurus vrij veel tijd onder water doorbracht, waar hij mogelijk op enorme prooidieren jaagde, zoals krokodillen. “De staart laat geen ruimte voor twijfel,” zegt teamlid Samir Zouhri, paleontoloog aan de Université Hassan II. “Deze dinosauriër kon zwemmen.”
Andere wetenschappers die het nieuwe onderzoek hebben beoordeeld, zijn het erover eens dat de staart enkele aloude vragen definitief beantwoordt en de hypothese van een semi-aquatische Spinosaurus verder onderbouwt.
“Dit is zeker een verrassing,” zegt Tom Holtz van de University of Maryland, een paleontoloog die niet bij het nieuwe onderzoek was betrokken. “De Spinosaurus blijkt nog vreemder te zijn dan we al dachten.”
Botten en granaten
Het verhaal achter deze dinosauriër is minstens zo merkwaardig als de pas gevonden staart: een avontuur dat ons van een gebombardeerd Duits museum naar het Mars-landschap van de Sahara in het huidige Marokko voert.
De fossiele resten van het vreemde wezen doken ruim een eeuw geleden voor het eerst op uit de nevelen der tijd, dankzij de Beierse paleontoloog en aristocraat Ernst Freiherr Stromer von Reichenbach. Van 1910 tot 1914 organiseerde Stromer een reeks expedities naar Egypte die tientallen fossielen opleverden, waaronder onderdelen van een dier dat hij later de naam Spinosaurus aegyptiacuszou geven. In zijn eerste wetenschappelijke beschrijving van de nieuwe dinosauriër had Stromer moeite om de anatomie van het wezen te duiden. Hij opperde dat de merkwaardige eigenschappen van de Spinosaurus “op een zekere specialisering wijzen.” Hij stelde zich een dier voor dat op zijn achterpoten liep, als een uit het lood staande T. rex, en talloze ‘doornen’ (spinae) van been op zijn rug droeg. De fossielen, die in het Paläontologisches Museum München ten toon werden gesteld, maakten van Stromer een vermaard geleerde.
In de Tweede Wereldoorlog smeekte Stromer – een criticus van het naziregime – de directeur van het museum om de fossielen in veiligheid te brengen, aangezien München geregeld door de Geallieerden werd gebombardeerd. De nazi-directeur weigerde dat, waarna de fossielen in 1944 bij een bombardement werden vernietigd. Het enige dat nog op het bestaan van Stromers Spinosaurus-fossielen wees, was diens collectie tekeningen, foto’s en dagboekaantekeningen.
In de decennia daarna kreeg de Spinosaurus een ietwat mythische glans, want paleontologen ontdekten overal ter wereld, van Brazilië tot Thailand, steeds meer nauwe verwanten van het dier en probeerden uit te vinden hoe deze dinosauriërs hadden geleefd. Gezien hun schedelbouw en de vorm van hun tanden voedden deze Spinosauridae, die op vier continenten werden opgegraven, zich vrijwel zeker met vis. In één geval werden vissenschubben in de intact gebleven ribbenkast van een spinosauride aangetroffen.
Begin vorige eeuw speelden wetenschappers met de gedachte dat er ook aquatische dinosauriërs op aarde moeten hebben rondgelopen. Enkele onderzoekers meenden zelfs dat sommige grote planteneters onder de dinosauriërs in lagunes leefden, zodat ze hun enorme gewicht deels door het water konden laten dragen. Maar na tientallen jaren van anatomisch onderzoek werd duidelijk dat dinosauriërs van alle mogelijke soorten en maten, ook de ware reuzen, alleen op het vasteland gedijden. Ook de anatomie van de achterpoten van andere spinosauriden wees erop dat ze op land liepen.
Zolang er geen nieuw skelet van een Spinosaurus zou worden gevonden, leek de soort gedoemd te zijn tot een tweeslachtig bestaan in het paleontologisch debat.
Gevonden voorwerpen
Pas tientallen jaren later zou er meer duidelijkheid komen, toen nieuwe fossielen werden ontdekt in het zuidoosten van Marokko, waar duizenden professionele fossielenjagers de rotsen van de regio op fossielen doorzoeken. De moderne schatgravers hebben de beenderen van talloze prehistorische dieren opgegraven, die honderden miljoenen jaren aan geologische geschiedenis bestrijken. In de hoop om resten van dinosauriërs te vinden, richten sommige fossielenjagers zich op de 95 tot 100 miljoen jaar oude zandsteenformatie van Kem, die zich zo’n 320 kilometer ten oosten van Marrakesh over een afstand van 240 kilometer naar het zuidwesten uitstrekt. In deze rotslagen zijn de sporen te herkennen van een reusachtig rivierenstelsel waarin ooit vissen zo groot als auto’s zwommen. Wie ergens in deze regio een ontsluiting van de rode Kem Kem-zandsteen tegenkomt, zal ongetwijfeld ook bergjes zand naast de opening van smalle tunneltjes aantreffen, die met behulp van bijgeslepen stukken wapeningsstaal uit gewapend beton door plaatselijke schatzoekers in de zandsteen zijn uitgehakt.
Als een fossielenjager op botten stuit, worden deze meestal verkocht via een netwerk van tussenhandelaren en exporteurs. Duizenden mensen in de regio leven van deze industrie, hoewel hun werkwijze vaak weinig verantwoord en soms illegaal is. Plaatselijke fossielenjagers graven hier het hele jaar door, waardoor ze ongetwijfeld veel meer wetenschappelijk interessante fossielen vinden dan paleontologen, die hier hooguit enkele weken per jaar opgravingen komen doen.
Daarom zoeken paleontologen contact met de fossielenjagers en checken hun vondsten regelmatig. Ook Ibrahim, van Duitse en Marokkaanse afkomst en inmiddels assistent-professor aan de University of Detroit in Mercy, reist op zijn geregelde bezoeken aan Marokko van dorp naar dorp in deze regio. Daar praat hij in het Darija, het Maghrebijns-Arabisch, en onder het genot van een dampend glaasje muntthee met de schatgravers over hun laatste vondsten.
Op een van zijn bezoekjes aan een dorpje in de buurt van de stad Erfoed kwam Ibrahim – inmiddels specialist op het gebied van de Kem Kem-fossielen – in 2008 in contact met een man die enkele bijzondere botten had gevonden. Pas later drong het tot de wetenschapper door dat het mogelijk om Spinosaurus-fossielen ging. De ontmoeting leek te wijzen op een lotsbestemming: Ibrahim was al sinds zijn jeugdjaren in Berlijn dol op de Spinosaurus.
Ibrahims collega-onderzoekers van het Museo civico di storia naturale di Milano wezen hem op nog meer botten van dezelfde fossielenjager in Italië en hielpen de terugkeer van de botten naar Marokko veilig te stellen. Tijdens een vervolgbezoek in 2013 werden Ibrahim, Zouhri en David Martill, paleontoloog aan de University of Portsmouth, eindelijk naar de ontsluiting van Kem Kem-zandsteen gevoerd waar de fossielen waren gevonden. En daar begonnen ze nog meer botfragmenten te ontdekken.
Ibrahim en zijn collega’s maakten gebruik van deze pas gevonden fossielen, eerder gevonden botten en Stromers artikelen over de Spinosaurus om een nieuwe reconstructie van het vreemde wezen te maken, die in 2014 in Science werd gepubliceerd. In het artikel werden de Marokkaanse fossielen aangewezen als vervangers van Stromers oorspronkelijke holotype (‘basisvoorbeeld’) uit Egypte, dat bij het bombardement in de Tweede Wereldoorlog verloren was gegaan. Uit de reconstructie kwam een monster naar voren dat ruim vijftien meter lang kon worden, langer dan een volwassen T. rex.
In het onderzoek werd ook gesteld dat de Spinosaurus een slanke romp en korte, gedrongen achterpoten had, en een schedel die sterk deed denken aan die van visetende krokodillen. De dinosauriër had robuuste beenderen met dikke wanden, vergelijkbaar met de botten van moderne pinguïns en lamantijnen. Al deze kenmerken wezen erop dat de Spinosaurus in een of andere semi-aquatische omgeving moet hebben geleefd.
Het onderzoek bracht een schisma teweeg in de wereld van de paleontologie. Sommige experts reageerden positief op de studie en waren overtuigd van de nieuwe gegevens over de robuuste botten van de Spinosaurus. “Dat gaf voor mij de doorslag,” zegt Lindsay Zanno, een paleontologe van het North Carolina Museum of Natural Sciences die geen deel uitmaakt van Ibrahims team. “Botten hebben een geheugen,” zegt zij, verwijzend naar het feit dat de microstructuur van botten bij landdieren, vliegende dieren en dieren die het grootste deel van hun leven in het water doorbrengen, duidelijk van elkaar verschillen.
Maar voor andere paleontologen was het bewijs dat in 2014 werd aangedragen, niet sterk genoeg om te beweren dat de Spinosaurus een actief zwemmend dier was. De critici meenden dat de Spinosaurus zich net als andere spinosauriden hooguit met vis voedde door in ondiep water te jagen, zoals grizzlyberen en reigers dat doen. Kon het team rond Ibrahim op basis van de onvolledige fossielen uit Marokko beweren dat dit prehistorische roofdier méér kon dan zijn nauwe verwanten en razendsnel waterdieren kon achtervolgen? En als dat het geval was, hoe bewoog het dier zich dan door het water voort?
Weer anderen hadden zo hun twijfels of de Marokkaanse fossielen überhaupt wel van een Spinosaurus afkomstig waren. Hoewel de pas gevonden Marokkaanse botten duidelijk tot spinosauriden behoorden, wordt er onder wetenschappers nog altijd gedebatteerd over het aantal spinosauride soorten dat in Noord-Afrika heeft geleefd. Kwam de anatomie van de fossielen wel precies overeen met die van Stromers verloren gegane Egyptische exemplaar? Of behoorden ze tot een nauwe verwant en niet tot een Spinosaurus? “Niemand weet precies hoeveel soorten of geslachten er in Noord-Afrika hebben rondgelopen en hoe ze geografisch en chronologisch kunnen worden ingedeeld,” zegt Dave Hone, een paleontoloog van de Queen Mary University of London die is gespecialiseerd in spinosauriden.
Om een oplossing voor de controverse te vinden reisden Ibrahim en zijn collega’s nogmaals naar de Marokkaanse vindplaats, ditmaal met steun van de National Geographic Society. Daar gingen ze in september 2018 op zoek naar meer fossielen. Het tijdstip was van cruciaal belang, want Ibrahim had van plaatselijke contacten vernomen dat commerciële fossielenjagers in een naburige heuvel tunnels aan het graven waren. Ibrahim wilde niet het risico lopen dat de enige plek waar aanvullende botten voor een volledig skelet van een Spinosaurus begraven zouden kunnen liggen, in handen van niet-wetenschappelijke schatgravers zou vallen.
Goudmijn aan fossielen
De opgraving in 2018 begon rampzalig. Om de tonnen aan zandsteen te verwijderen, kocht het team de enige werkende drilboor in de wijde omgeving. Het ding was binnen enkele minuten stuk. De werkdagen waren zo slopend dat verschillende leden van het team naar het ziekenhuis moesten toen ze weer terug thuis waren. Maar de gedachte aan wat ze konden ontdekken hield ze op de been, samen met Nutella-pauzes om even niet aan het loodzware werk te denken. Uiteindelijk begonnen ze de ene staartwervel na de andere te vinden van het dier, soms met slechts enkele minuten en een paar centimeter ertussen. Het team was zo uitgelaten over de goudmijn die ze aantroffen, dat ze op de maat met hun hamers gingen hakken terwijl ze ondertussen op de wijs van “The Final Countdown” van de band Europe een eigengemaakt lied brulden met de tekst “It’s another caudal!” (“Dat is weer een staartwervel!").
Ik maakte zelf kennis met de zware omstandigheden en de kick van ontdekkingen toen ik in juli 2019 met het team meeging op een nieuwe expeditie naar dezelfde plek. Door de temperaturen van boven de 45 graden en de droge wind verloor ik liters vocht terwijl we door een gesteentelaag hakten die gemarmerd was als ontbijtspek. Beneden ons sjouwden studenten van Ibrahim aan de Detroit Mercy met stenen in emmers van gerecyclede banden en doorzochten het puin heel precies op zelfs de kleinste flintertjes bot.
Aan het eind van de volgende dag hadden we verschillende Spinosaurus-fossielen gevonden, waaronder botten uit de poten van het dier en twee kleine staartwervels die afkomstig waren uit het puntje van de dinosaurusstaart. Toen de resultaten van al dat werk uiteindelijk op tafels in het laboratorium in Casablanca uitgespreid lagen, wisten Ibrahim en zijn collega's dat ze iets heel bijzonders in handen hadden.
Alleen al aan het eind van 2018 had het team meer dan dertig staartwervels van de Spinosaurus opgegraven. Opmerkelijk is dat enkele van de staartbotjes keurig overeenkomen met illustraties van meer gefragmenteerde staartwervels van spinosauridae die Stromer in 1934 publiceerde, wat aannemelijk maakt dat er gedurende het Krijt een spinosauridae-soort leefde in Noord-Afrika met een leefgebied van Marokko tot Egypte. Bovendien vonden Ibrahim en zijn team geen exact identieke botten op de Marokkaanse vindplaats, wat erop duidt dat de fossielen van slechts één dier afkomstig zijn. Dat komt maar heel weinig voor in de ruige, ongelijkmatige rivierbeddingen van de Kem Kem-formatie.
Gemaakt voor het water
Omdat ze inmiddels de beschikking hebben over de bijna intacte staart van het dier, zijn Ibrahim en zijn collega's er nu meer dan ooit van overtuigd dat de Spinosaurus kon zwemmen – en dat vermoeden zijn ze ook gaan testen in een laboratorium.
In februari 2019 nam Ibrahim contact op met Stephanie Pierce, curator paleontologie van gewervelden van het Museum of Comparative Zoology van Harvard. Hij vroeg haar of zij kon testen hoeveel stuwkracht een dinosaurusstaart in het water zou kunnen generen. Hoewel zij onder meer gespecialiseerd is in het maken van digitale modellen van dierenbewegingen, wist Pierce dat ze daarvoor dynamische experimenten in de praktijk zou moeten doen. Samen met haar collega George Lauder besloot ze zich bij het team aan te sluiten.
Bijna een half jaar later loop ik het laboratorium van Lauder binnen, een ruimte waar de ventilatoren in de kamer en in de computers overuren draaien. Lauder, die achter een werktafel zit, pakt een oranje plastic plaat: een met een laser gesneden omtrek van een Spinosaurus-staart, en bevestigt die aan een metalen staaf. Vervolgens loopt hij naar iets dat op een ingewikkeld aquarium lijkt aan de andere kant van het laboratorium en bevestig de staart aan een structuur van metalen staven die aan het plafond hangt.
Het apparaat is een robot die de ‘Flapper’ wordt genoemd en die in een waterloop hangt waarvan Lauder de stroming met grote precisie kan instellen. Het geheel, dat voorzien is van lichten, camera's en sensoren kan de bewegingen van een zwemmend dier of een zwemmende robot heel precies registreren, evenals de kracht die vrijkomt bij de bewegingen.
Terwijl ik toekijk, laat Lauder de Flapper in het water zakken en komt het plastic model van de Spinosaurus, tot leven met een beweging die zou lijken op die van een zwemmende alligator. Met elke flap verplaatst zich een schaduw over de staart en stromen data de computers van Lauder in. De Flapper registreert de kracht die de staart ontwikkelt, waardoor duidelijk wordt in hoeverre de Spinosaurus zich ermee door het water kon voortbewegen.
Uit de door Pierce en Lauder gevonden resultaten, die ook zijn opgenomen in het artikel in Nature, blijkt dat de staart van de Spinosaurus meer dan acht keer zoveel stuwkracht kan produceren als de staarten van de theropoda Coelophysis en Allosaurus, en daarbij twee keer zo efficiënt is. Daaruit blijkt dat de enorme Spinosaurus veel tijd onder water doorbracht. Mogelijk zwom hij in de rivieren op een manier die lijkt op die van de hedendaagse krokodil, maar dan met een enorm formaat.
Door die conclusie onderscheidt Spinosaurus zich van andere dinosaurussen met een voorliefde voor water die sinds 2014 werden beschreven, waaronder soorten die mogelijk leefden als ganzen of schildpadden. Hoe meer Lauder praat over de peddel aan het achterlijf van het roofdier dat wel vijftien meter lang kon worden, hoe enthousiaster hij wordt over deze ongekende ontdekking. “Het is ongelofelijk!” zegt hij.
Pierce en Lauder willen nog meer experimenten doen, waarbij met de Flapper een 3D-model van de staart zou kunnen worden getest, of zelfs een model van het hele lijf van de Spinosaurus, waardoor te achterhalen zou zijn welke invloed het twee meter hoge rugzeil van de dinosaurus had op zijn zwemkunsten. Om die droom werkelijkheid te kunnen maken, wil Ibrahim ieder stukje bot dat er te vinden is in het model verwerken. Dat was ook de reden dat zijn team hartje zomer 2019 naar de woestijn terugkeerde om er weer te gaan graven.
Enkele van de fossielen die werden gevonden tijdens mijn verblijf daar, gaan binnenkort helpen bij het testen van een ander kenmerk van de Spinosaurus: de mogelijke zwemvliezen aan zijn poten. Nu ze over meer botten beschikken, kunnen onderzoekers eindelijk de hele voet van de dinosaurus reconstrueren, en achterhalen hoe ver de Spinosaurus zijn tenen kon spreiden.
Ibrahim vindt het belangrijk dat de fossielen die het team vindt in Marokko blijven. Zo groeit de verzameling waar Zouhri, de paleontoloog van de Université Hassan II in zijn laboratorium in Casablanca de beschikking over heeft. De hoop is dat met behulp van deze botten en met de inzet van de wetenschappers die ze bestuderen ooit het eerste Marokkaanse museum voor natuurhistorie tot stand komt, waardoor mensen in heel Noord-Afrika geïnspireerd kunnen raken om te dromen over de verloren gegane wereld die zich onder hun voeten bevindt.
“Wat ik wil is een huis bouwen voor Spinosaurus,” aldus Ibrahim. “Dit wordt een symbool, een icoon, van Afrikaanse paleontologie.”
Dit artikel werd oorspronkelijk in het Engels gepubliceerd op NationalGeographic.com
