Eerste dinosauriëreieren met zachte schalen werpen nieuw licht op prehistorisch ouderschap

In twee nieuwe studies wordt een beschrijving gegeven van het eerste gefossiliseerde ei dat ooit op de Zuidpool is gevonden – en worden aloude opvattingen over de geboorte van dinosauriërs op hun kop gezet.

Friday, June 19, 2020,
Door Michael Greshko
Dit gefossiliseerde ei werd gelegd door een Mussaurus, een planteneter met een lange nek die een ...

Dit gefossiliseerde ei werd gelegd door een Mussaurus, een planteneter met een lange nek die een lengte van zes meter kon bereiken en tussen 227 en 208,5 miljoen jaar geleden leefde in een gebied dat nu in Argentinië ligt.

Foto van Beeld: © Diego Pol

Een wereldwijde zoektocht – van de woestijnen van Mongolië tot de hooglanden van Argentinië – heeft de vroegste dinosauriëreieren met zachte schalen opgeleverd die ooit zijn ontdekt. De vondsten werpen nieuw licht op de wijze waarop dinosauriërs hun eieren legden en hun jongen grootbrachten. Het beeld dat nu naar voren begint te komen is dat de eerste dinosauriërs wat betreft voortplanting erg leken op onze moderne reptielen, die hun eieren meestal begraven in nesten of holen en er verder niet naar omkijken.

De nieuwe inzichten zijn afkomstig van twee internationale onderzoeksteams, die enkele nieuwe en verbluffende fossielen van prehistorische eieren met zachte schalen hebben beschreven, waarvan sommige tweehonderd miljoen jaar oud zijn. De ene groep beschrijft de allereerste eieren met zachte schalen die in verband gebracht kunnen worden met dinosauriërs, terwijl de andere groep ingaat op het eerste fossiel van een dinosauriërei (mogelijk van een zeedier) dat ooit op de Zuidpool is ontdekt en eveneens een zachte schaal lijkt te hebben gehad.

Het bestaan van zo’n fossiel – om nog maar te zwijgen van de unieke staat waarin het bewaard is gebleven – heeft wetenschappers verbluft. “Hoe zeg je dat ook alweer: er is méér tussen hemel en aarde...?” zegt Julia Clarke, paleontologe aan de University of Texas in Austin en medeauteur van een van de twee nieuwe studies, die gisteren werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature.

Bij dinosauriëreieren die in de afgelopen decennia zijn gevonden, gaat het vaak om eieren met harde schalen, te vergelijken met die van moderne vogels, de enige nog levende afstammelingen van de dinosauriërs. De schalen van moderne vogeleieren zijn onder meer opgebouwd uit een laag van het mineraal calciet, waardoor ze sterker en harder zijn en vogelouders op hun eieren kunnen zitten om ze uit te broeden. Vandaar dat de meeste paleontologen zich dinosauriërs voorstelden als dieren die er ongeveer dezelfde strategieën van ouderschap op nahielden. Maar de eerder ontdekte eierfossielen waren steevast afkomstig uit het Krijt, een late periode in de evolutie van de dinosauriërs. Het raadsel van de ontbrekende vroege eieren is nu mogelijk opgelost: zeer waarschijnlijk waren ze zacht en leerachtig, waardoor ze snel vergingen en nooit tot fossielen werden gemineraliseerd.

De twee studies werpen nieuw licht op veel wetenschappelijke opvattingen over dinosauriërs en de voortplanting van deze prehistorische reptielen. 

“Het archief van fossielen bevat méér dan alleen skeletresten,” zegt Johan Lindgren, een paleontoloog van de Universiteit van Lund in Zweden die beide studies voor publicatie beoordeelde en zelf onderzoek doet naar gefossiliseerde zachte weefsels, waaronder de blubber van een prehistorisch zeedier. “Af en toe vind je veel meer dan dat.”

Mysterieuze ‘halo’s’ rond babydino’s

Enkele van de fossielen waarop de nieuwe inzichten berusten, lagen opgeslagen in kasten in het kantoor van Mark Norell, paleontoloog van het American Museum of Natural History, waar hij zijn belangrijkste exemplaren voor nader onderzoek bij de hand houdt. “Het zijn de meest ongelooflijke fossielen die je op aarde zult tegenkomen,” zegt Jasmina Wiemann, promotieonderzoekster aan de Yale University, die ze omschrijft als “een inkijkje in de paleontologie van de komende tien jaar.”

Wiemann en Matteo Fabbri, eveneens promotieonderzoeker aan Yale, kwamen geregeld bij Norrell in New York op bezoek om de fossielen te bekijken die hij bestudeert. Een van de fossielen uit de oeroude collectie die Norell aan Wiemann en Fabbri liet zien, was een legsel van twaalf dinosauriërembryo’s, die ruim 72 miljoen jaar oud waren en die hij en zijn collega’s in 1995 op een expeditie in de Gobiwoestijn in Mongolië hadden ontdekt. Merkwaardig genoeg waren rond de embryo’s – van de vroege gehoornde dinosauriër Protoceratops – zwart-witte ‘halo’s’ te zien, in plaats van een of andere herkenbare, harde eierschaal.

In 1995 ontdekten paleontologen die in de Gobiwoestijn aan het werk waren dit legsel van gefossiliseerde eieren en embryo’s, afkomstig van een Protoceratops. Het zijn de eerste eieren van een gehoornde dinosauriër die wetenschappelijk zijn beschreven.

Foto van Beeld: M. Ellison/©AMNH

“Mark liet ons het legsel zien en zei: ‘Weet je, ik denk echt dat deze dieren eieren met zachte schalen legden. Dat bracht hij zomaar te berde,” zegt Wiemann. “Eerst dachten we: waarschijnlijk niet. Maar toen we de fossielen nader onderzochten, zagen we die supervreemde halo’s.”

Als Protoceratops inderdaad eieren met zachte schalen legde, zou het de eerste dinosauriër zijn die ooit met zulke eieren in verband kan worden gebracht – en zouden veel aloude opvattingen over de voortplanting van dinosauriërs overboord gezet moeten worden. Zachte eierschalen zijn in combinatie met andere prehistorische dieren gevonden, zoals verre voorlopers van de dinosauriërs en uitgestorven vliegende reptielen uit de groep van pterosauriërs, maar niet in combinatie met dieren uit de clade van de Dinosauria zelf.

Het team nam piepkleine monsters van de fossielen en verwerkte ze tot flinterdunne schijfjes, zodat ze onder de microscoop bestudeerd konden worden. Uit de dwarsdoorsneden bleek dat de ‘halo’s’ ongeveer een derde millimeter dik waren en niet de kenmerkende kalkstructuur van latere dinosauriëreieren vertoonden. “Een van de meest opvallende aspecten was dat er helemaal geen eierschalen te zien waren,” zegt Fabbri.

Nieuw beeld van ouderschap 

Intussen ging een team van onderzoekers in 2012 en 2013 op expeditie in een oeroud landschap dat nu de regio Patagonië in Argentinië vormt. De expeditie werd gefinancierd door de National Geographic Society en was een zoektocht naar fossielen van de plantenetende dinosauriër Mussaurus, die ruim tweehonderd miljoen jaar geleden leefde.

Op de expeditie werden zulke kleine Mussaurus-fossielen gevonden dat het wel om embryo’s moest gaan, maar tot grote verrassing van de teamleden vonden ze geen spoor van harde kalkschalen rond de foetussen. “We snapten er niets van,” zegt National Geographic-onderzoeker Diego Pol, paleontoloog van het Museo paleontológico Egidio Feruglio (MEF) in Argentinië. “We stelden ons de verkeerde vragen en zochten naar de verkeerde uitkomst.”

Op een dag was Pol in gesprek met Norrell, zijn voormalige promotiementor, en realiseerden beide mannen zich dat bij zowel de dinosauriërembryo’s uit Mongolië als die uit Argentinië geen verkalkte eierschalen waren aangetroffen. Pol stuurde monsters naar Wiemann en Fabbri van de Yale-universiteit, die de resten van de Mussaurus nader onderzochten.

Door de monsters met laserlicht te beschijnen en het weerkaatste licht te analyseren, kon Wiemann de chemische handtekening van de oeroude eieren van Protoceratops en Mussaurus vaststellen en vergelijken met die van eieren van moderne vogels, alligators, schildpadden en andere reptielen. De chemische gegevens van de dinosauriëreieren kwamen nog het meest overeen met die van andere zachte eierschalen.

Zachte eierschalen houden minder goed water vast dan kalkschalen, wat betekent dat Protoceratops en Mussaurus hun eieren waarschijnlijk net als moderne zeeschildpadden of alligators begroeven, waarna ze het legsel mogelijk een tijdje bewaakten of meteen weer vertrokken. Dinosauriërs die behoren tot afstammingslijnen van soorten met harde eierschalen, maakten gebruik van verschillende broedstrategieën, waaronder ook het begraven van de eieren. Maar één groep van dinosauriërs die eieren met harde schalen legden, de theropoden – waaruit de moderne vogels zijn voortgekomen – hadden open nesten waarop ze de eieren uitbroedden; deze dieren besteedden ook veel meer aandacht aan het ouderschap.

Om de evolutie van dinosauriëreieren te traceren herleidde Fabbri de stamboom van deze dieren tot de periode van ongeveer 250 miljoen jaar geleden en ontdekte dat de gemeenschappelijke voorouder van álle dinosauriërs zeer waarschijnlijk eieren met zachte schalen legde. Uit Fabbri’s werk komt naar voren dat kalkeieren zich tijdens de evolutie niet éénmaal onder de dinosauriërs hebben ontwikkeld, maar op z’n minst op drie verschillende momenten. Plotseling begrepen de onderzoekers waarom dinosauriërs met harde eierschalen zich in zulke verschillende groepen hadden vertakt. 

“Alles begint heel netjes op z’n plaats te vallen,” zegt Wiemann.

Reuzenei op de Zuidpool

Ver naar het zuiden, in de bergen op de Zuidpool, werd een ei gevonden dat wetenschappers sindsdien heeft verbluft: een van de grootste eierfossielen die ooit zijn ontdekt, met een lengte van dertig centimeter.

Het 68 miljoen jaar oude ei heeft zijn eigen taxonomische naam (Antarcticoolithus bradyi) gekregen, is het eerste eierfossiel dat ooit op de Zuidpool is gevonden en wordt in grootte alleen overtroffen door de reuzeneieren van de uitgestorven olifantsvogels van Madagaskar. Antarcticoolithus is ook een van de zeer weinige eierfossielen die ooit in mariene afzettingen zijn gevonden. “Dat het allereerste eierfossiel dat op de Zuidpool is ontdekt, ook nog eens een bijna compleet ei is dat tot in zijn microstructuren bewaard is gebleven, is iets onvoorstelbaars,” zegt Julia Clarke van de University of Texas in Austin.

Antarcticoolithus werd in 2011 ontdekt door een team van Chileense onderzoekers, tijdens een expeditie naar het Antarctische Seymour Island. De bizarre, ingezakte klomp plaatste het team voor raadsels. Toen David Rubilar-Rogers, paleontoloog van het Museo Nacional de Historia Natural de Chile en een van de auteurs van het expeditieverslag, het fossiel in 2018 aan Clarke liet zien, omschreef hij het als ‘Het Ding’.

Van de zijkant gezien doet dit fossiel van een reuzenei, dat zijn eigen taxonomische naam Antarcticoolithus bradyi heeft gekregen, denken aan een leeggelopen NFL-rugbybal. De soortnaam ‘bradyi’ is afgeleid van het Oud-Grieks voor ‘uitgesteld’ en verwijst naar de lange tijd die is verstreken voordat een eierfossiel van een zeedier werd gevonden. Maar de naam is natuurlijk ook een officieuze hommage aan NFL-quarterback Tom Brady.

Foto van Legendre et al. (2020)

Onder de microscoop zagen ze dat Antarcticoolithus niet alleen de kenmerkende interne structuur van een kalkschaal maar ook de poriën van zulke schalen miste, wat erop wees dat het ei een zachte schaal moet hebben gehad. 

In het tijdperk waarin dit ei werd gelegd, leefden reusachtige zeereptielen genaamd Mosasaurussen in de wateren rond de Zuidpool, waar het fossiel door sedimenten werd begraven. Botten van een Mosasaurus werden op ruim tweehonderd meter afstand van de vindplaats ontdekt, wat erop kan wijzen dat het ei afkomstig was van een van deze zes meter lange zwemmende reptielen.

Deze illustratie beeldt de hypothese uit dat Antarcticoolithus werd gelegd door een Mosasaurus, een uitgestorven zeedier. Vrouwelijke Mosasaurussen zouden eieren met dunne, zachte schalen hebben gelegd, waaruit de jongen dan meteen nadat ze uit het ei kropen naar de oppervlakte zwommen om hun eerste ademteug te nemen.

Foto van Illustratie: Francisco Hueichaleo

Maar in het ei troffen de onderzoekers geen botresten aan, dus niemand kan de identiteit van de ouders met zekerheid vaststellen. Van andere prehistorische zeedieren is bekend dat ze levendbarend waren, net als moderne walvissen. Maar als Mosasaurussen inderdaad eieren legden, dan zouden hun jongen meteen nadat ze uit het ei kropen naar de oppervlakte moeten zijn gezwommen om hun eerste ademteugen te nemen.

Zou Antarcticoolithus afkomstig kunnen zijn van een dinosauriër? In dat geval werd het reuzenei vrijwel zeker op land gelegd en kwam vervolgens in zee terecht. “Hopelijk zullen ze bij opgravingen in dat gebied nog meer vinden, bijvoorbeeld embryo’s in soortgelijke eieren, en zullen we meer weten,” zegt Lindgren. (Lees meer over de Spinosaurus, de eerste zwemmende dinosauriër die tot nu toe is ontdekt)

De prehistorische eieren die over de hele wereld zijn gevonden, laten zien hoe weinig wetenschappers nog weten over de evolutie van reptielen en met name dinosauriërs, waarvan de vroegste soorten net als veel moderne reptielen hun eieren begroeven, en over hun verre voorouders onder de reptielen, die meer dan 250 miljoen jaar geleden leefden. 

“Al die tijd dachten we dat de dinosauriërs een heel bijzonder type reptielen waren (...), maar zeker in hun beginfase waren ze niet zo uitzonderlijk,” zegt Fabbri. “We brengen verandering in opvattingen die tientallen jaren lang hebben standgehouden.”

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

lees verder

Bizarre Spinosaurus schrijft geschiedenis als eerste bekende zwemmende dinosauriër

Het onlangs ontdekte fossiel van de staart van deze reusachtige roofdinosauriër geeft ons nieuwe inzichten over hoe — en waar — de dinosauriërs leefden.

Mysterieus familielid van de krokodil liep mogelijk op twee poten

Vreemde fossiele pootafdrukken die eerder werden toegeschreven aan een pterosaurus, blijken afkomstig van een krokodilachtig dier dat meer dan 110 miljoen jaar geleden leefde.

De baby's van deze pad komen uit haar rug – en meer bijzondere manieren waarop dieren geboren worden

Zoogdieren zijn niet de enige – ook sommige reptielen, amfibieën en insecten baren levende jongen.
Lees meer