Vroegst bekende dinosaurusveer lokte decennia van debatten uit

In een nieuwe analyse wordt het tot nu toe meest overtuigende bewijs geleverd voor de hypothese dat de veer afkomstig was van een beroemde gevederde dinosauriër.

Monday, October 5, 2020,
Door Michael Greshko
Deze 150 miljoen jaar oude maar prachtig bewaard gebleven dekveer is de oudste prehistorische veer die ...

Deze 150 miljoen jaar oude maar prachtig bewaard gebleven dekveer is de oudste prehistorische veer die ooit is ontdekt en werd in 1860 gevonden in een kalksteengroeve in Duitsland. Nauwgezet onderzoek naar het fossiel heeft nu overtuigende antwoorden kunnen geven op drie vragen waarover lange tijd is gedebatteerd: de veer behoort tot de vogelachtige dinosauriër Archaeopteryx, het gaat om een primaire dekveer en de oorspronkelijke kleur ervan was geheel matzwart.

Foto van Museum fur Naturkunde Berlin

Het eerste fossiel van een vogelveer dat ooit is ontdekt, werd in 1860 blootgelegd in een kalksteengroeve bij het Duitse Solnhofen en is sindsdien een fameus voorwerp in de wereld van de paleontologie. De veer, die het jaar daarop wetenschappelijk werd beschreven, leek schokkend veel op moderne vogelveren maar lag toch echt ingebed in gesteente dat 150 miljoen jaar oud was. Het was het allereerste fossiel dat in verband werd gebracht met Archaeopteryx lithographica, de naam die werd toegekend aan een gevederde dinosauriër die in de buurt werd gevonden. Deze ‘oervogel’ moet ongeveer zo groot als een raaf zijn geweest en vertoonde een combinatie van eigenschappen van zowel vogels als dinosauriërs. Het ging hier duidelijk om een fossiele overgangsvorm – een soort in een evolutionaire overgangsfase – en het betekende een onderbouwing van de destijds kersverse evolutietheorie van Charles Darwin.

Tegenwoordig wordt ‘De veer’, die aan het begin stond van het debat over de link tussen vogels en dinosauriërs, als het beroemdste fossiel van zijn aard gezien. Maar het is ook een van de meest omstreden fossielen uit de geschiedenis van de paleontologie; in een onderzoek uit 2019 werd zelfs gesuggereerd dat de veer helemaal niet van Archaeopteryx afkomstig is.

De vraag is niet of Archaeopteryx veren had: veel van de in totaal dertien fossielen die in de loop der jaren van dit dier zijn gevonden, vertonen afdrukken van het verenkleed van de vogel. De vraag is veeleer of de beroemde veer – die een eerste bewijs vormde voor de gedachte dat moderne vogels van de dinosauriërs afstamden – wel echt afkomstig is van een ‘oervogel’ uit het geslacht Archaeopteryx.

Wetenschappers onder leiding van National Geographic-onderzoeker Ryan Carney hebben naar eigen zeggen nu het meest overtuigende bewijs geleverd voor de hypothese dat de veer inderdaad tot een Archaeopteryx behoort. “De onjuiste studie [uit 2019] heeft niet alleen in de paleontologie maar ook onder het bredere publiek veel aandacht getrokken,” zegt Carney, paleontoloog en informaticus aan de University of South Florida. “Dat betekent dat het voor mij heel belangrijk is om dit recht te zetten.”

De veer uit het Jura is afkomstig van de linkervleugel van de vliegende dinosauriër Archaeopteryx, die hier in 3D is gereconstrueerd.

Foto van Ryan Carney

Beter één vogel...

Het nieuwe onderzoek, dat op de 159ste verjaardag van de presentatie van de fossiele veer is gepubliceerd in het tijdschrift Scientific Reports, vormt onderdeel van het streven van Carney om Archaeopteryx volledig te doorgronden, van de manier waarop het dier zich voortbewoog tot zijn uiterlijke verschijningsvorm. Al sinds zijn jeugd is Carney door de vogel gefascineerd. Op school verdiepte hij zich in 3D-software met het specifieke doel om een reconstructie van Archaeopteryx te kunnen maken, en ‘De veer’ speelde zelfs een rol in zijn eindexamenproject: een muziekvideo voor zijn rockgroepje. Op de 150ste verjaardag van de vondst van het fossiel liet Carney zelfs een tatoeage van de veer op zijn arm zetten. Sindsdien heeft zijn fascinatie voor Archaeopteryx hem tot een expert in het onderzoek naar dit creatuur gemaakt.

In 2012 (toen Carney nog aan de Brown University studeerde) had hij de leiding over een onderzoek naar de fossiele veer dat tot doel had de kleur ervan en zijn specifieke locatie op de vleugel van Archaeopteryx te bepalen. Hij ontdekte dat de veer zeer waarschijnlijk een primaire dekveer was en als zodanig deel uitmaakte van het verenkleed op de bovenzijde van de linkervleugel van Archaeopteryx, waar hij als ondersteuning moet hebben gediend van een slagpen (een primaire vliegveer). Het team bestudeerde de dekveer ook onder de elektronenmicroscoop en ontdekte gefossiliseerde pigmenten, waaruit kon worden afgeleid dat de veer matzwart was.

Sindsdien hebben wetenschappers in diverse studies geprobeerd hun eigen beeld van de kleur en anatomische locatie van ‘De veer’ te creëren. In een onderzoek uit 2013 werd gesuggereerd dat de veer half-zwart, half-wit was, terwijl in een andere studie (uit 2014) werd betoogd dat de gefossiliseerde ‘pigmenten’ in de veer in werkelijkheid fossielen van microben waren. Maar de meest schokkende analyse verscheen in 2019, toen een team onder leiding van Thomas Kaye, directeur van de Amerikaanse Foundation for Scientific Advancement, en paleontoloog Michael Pittman van de University of Hong Kong betwijfelde of de veer überhaupt wel van Archaeopteryx afkomstig was.

In de studie uit 2019 werd gebruik gemaakt van laserpulstechnologie om de vage chemische afdruk van de centrale pen aan de onderzijde van de veer – de spoel of calamus – nader te onderzoeken. Hoewel de calamus in de jaren zestig van de negentiende eeuw nog op het fossiel was te ontwaren en in illustraties uit die tijd is te zien, is hij door de verwering van het fossiel langzaam vervaagd.

Met behulp van een rasterelektronenmicroscoop analyseerden de onderzoekers ook gefossiliseerde organellen met daarin pigmenten (melaninen) en stelden op basis daarvan vast dat ‘De veer’ van oorsprong niet zwart-wit was, zoals in een andere studie werd betoogd, maar geheel matzwart met een nog donkerder punt. Onderzoeker Ryan Carney liet een tatoeage van ‘De veer’ op zijn arm zetten (geheel rechts).

Foto van Composite of three images by Museum fur Naturkunde Berlin, left, and Ryan Carney

Daarnaast reconstrueerden de auteurs van de studie de ‘centraallijn’ van de veer, die wordt gevormd door de kromming van de kale spoel onderaan de veer en de met baarden bezette centrale schacht. Ze konden aantonen dat deze kromming verschilde van de krommingen die in 2012 door het team van Carney bij enkele moderne vogelveren waren aangetroffen. Als de algehele vorm van de fossiele veer niet aansloot op deze moderne veren, dan zou hij volgens de auteurs van deze studie mogelijk helemaal niet van de vleugel van een Archaeopteryx afkomstig kunnen zijn. In plaats daarvan zou hij mogelijk hebben behoord tot een heel ander soort gevederde dinosauriër.

Het checken van de kromming

Carney en zijn collega’s hebben nu de analyse uit 2019 nog eens herhaald en komen tot een tegengestelde conclusie. Om rekening te houden met het feit dat veervormen in het verenkleed van vogels en ook van afzonderlijke vogels zeer sterk kunnen verschillen, vergeleek het team van Carney de fossiele veer ditmaal met een veel grotere groep moderne vogelveren. Ook controleerden ze opnieuw de centraallijn van de fossiele veer, waarbij ze een iets minder sterke kromming constateerden dan de onderzoekers in de studie uit 2019 hadden gevonden. De nieuwe centraallijn sluit aan op het uitgebreide scala van moderne veervormen, wat erop wijst dat de veer goed in het verenkleed van een Archaeopteryx zou hebben gepast.

Om de link tussen ‘De veer’ en zijn vermeende eigenaar verder te testen, onderzocht Carney het enige bekende fossiel van Archaeopteryx waarop afdrukken van de bovenzijde van de vleugels bewaard zijn gebleven. Uit dat fossiel blijkt dat een veer met de vorm en omvang van ‘De veer’ goed in het verenkleed van deze fossiele vleugel zou hebben gepast. Bovendien zijn in het bewuste fossiel ook sporen van de baarden bewaard gebleven, oftewel de ‘haartjes’ die vanuit de centrale schacht de vlag van de veer vormen. Deze baarden staan ten opzichte van de schacht in dezelfde hoek als in de fossiele veer. “Ik was verbluft dat ze zó gelijk waren,” zegt Carney.

Het Altmühl-fossiel van een Archaeopteryx omvat ook afdrukken van het verenkleed van de ‘oervogel’.

Foto van Helmut Tischlinger

. Toen het onderzoeksteam een scan van de geïsoleerde veer op zijn mogelijke locatie op de vleugel van deze Archaeopteryx plaatste, paste hij in omvang en vorm perfect tussen de primaire dekveren die in dit fossiel bewaard zijn gebleven.

Foto van Composite of two images by Helmut Tischlinger (fossil) and Ryan Carney (feather)

Ook bestudeerde het team opnieuw kaarten van het gebied waar de Archaeopteryx-fossielen zijn gevonden. Alle bekende skeletten die tot nu toe van dit prehistorische geslacht zijn ontdekt, werden gevonden in kalksteengroeves bij het Zuid-Duitse Solnhofen, en dat binnen een straal van zo’n dertig kilometer. De plek waar ‘De veer’ werd ontdekt, ligt op minder dan tweeënhalve kilometer van de locaties waar vier van de dertien tot nu toe ontdekte Archaeopteryx-fossielen zijn blootgelegd. Bovendien zijn al deze vier fossielen ontstaan binnen een tijdspanne van 165.000 jaar. Dat is in geologische termen een oogwenk, vooral gezien het feit dat enkele gevederde dinosauriërsoorten die in het huidige China zijn ontdekt, miljoenen jaren op aarde hebben geleefd. “Voor mij was die kaart superduidelijk, want er zijn geen andere dinosauriërs in het gebied die (...) zeer voortgeschreden vliegveren hadden, de meest ontwikkelde veertypes op het lichaam van vogels en dinosauriërs,” zegt Carney.

Terwijl Carney het niet eens is met de kromming die uit de studie van 2019 naar voren komt, is Pittman niet tevreden met de reconstructie van de kromming die nu in de studie van Carney wordt gepresenteerd – en dus ook niet met de analyses die daarop zijn gebaseerd. Hij vergelijkt de centrale spoel en schacht van veren met een polsstok: zelfs een miniem verschil in de basishoek leidt tot aanzienlijke veranderingen in de algehele kromming, vooral aan het uiteinde van een veer. “Het is niet erg redelijk om van ons commentaar te verwachten op de analyses die op deze centraallijn zijn gebaseerd, want als de reconstructie niet klopt en je gaat vervolgens andere dingen meten, dan kunnen ook daar fouten in sluipen,” zegt hij.

Volgens Pittman werken hij en zijn collega’s momenteel aan een respons op de studie van Carney. En als we het artikel mogen geloven waarin Carney zelf op de studie van Pittman heeft gereageerd, zullen zijn nieuwe bevindingen zeker niet het laatste woord zijn. Nu Carney tot de slotsom is gekomen dat ‘De veer’ inderdaad afkomstig is van Archaeopteryx, richt hij zijn aandacht op de mogelijke functie ervan. Voor zijn promotieonderzoek in 2016 gebruikte Carney computermodellen en röntgenopnamen van moderne vogels en alligators om aan te tonen dat Archaeopteryx met zijn vleugels voldoende lift kon genereren om op eigen kracht te vliegen. Hij en zijn studenten werken momenteel verder aan dat onderzoek, door een reconstructie te maken van de manier waarop Archaeopteryx zou hebben gevlogen. Volgens hem zullen de resultaten van dat onderzoek in de loop van volgend jaar worden gepubliceerd.

Op langere termijn zou Carney een reconstructie van veel meer onderdelen van Archaeopteryx’ anatomie willen maken: niet alleen van het skelet van het dier, maar ook van zijn spieren, vel en de ravenzwarte veren die Carney als zijn persoonlijke talisman beschouwt.

“Ik wil dat het perfect wordt,” zegt hij. “Het moet allemaal kloppen.”

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

Lees meer