Driehonderd miljoen jaar geleden bewoonde een vreemd dier de aarde. Deze zogenaamde Orobates pabsti was even groot als een kleine hond. De meeste mensen zullen nog nooit van dit schepsel hebben gehoord, maar wetenschappers denken dat het nauw verwant was aan de laatste gezamenlijke voorouder van reptielen, dinosaurussen, vogels en zelfs zoogdieren.

Dankzij nieuw onderzoek is nu niet alleen bekend dat O. pabsti op aarde rondliep, maar ook hoe het dier dat deed.

Er is namelijk iets bijzonders aan O. pabsti; het is het oudst bekende wezen waarvan zowel goed bewaard gebleven fossiele skeletten zijn gevonden als gefossiliseerde sporen. Die factoren zeggen los van elkaar niet zo veel, maar gezamenlijk vormen ze een raamwerk waarmee wetenschappers konden nabootsen hoe het oeroude dier zich voortbewoog, eerst via een computersimulatie en uiteindelijk met behulp van een ‘levensechte’ robot.

Het onderzoek biedt biologen meer inzicht in de vraag wanneer en waarom voortbeweging zich op deze specifieke manier ontwikkelde en het zou mogelijk een beginpunt kunnen zijn om te achterhalen hoe onze voorlopers de overstap maakten van een leven in zee naar een leven op het land.

Zo denken de wetenschappers dat O. pabsti waarschijnlijk deed denken aan een kaaiman terwijl hij rondliep in wat nu Duitsland is. Dat is verrassend, vertelt John Nyakatura die als evolutionair bioloog werkzaam is aan de Humboldt-Universität in Berlijn. Hij is hoofdauteur van het artikel dat onlangs over het onderzoek verscheen in het wetenschappelijke tijdschrift Nature. Voorheen werd gedacht dat de dieren uit dit tijdperk op een manier liepen die lijkt op die van een salamander, met hun poten wijd uiteen en hun lijf dicht bij de grond.

Kaaimannen tillen daarentegen hun torso op als ze bewegen. Veel wetenschappers gingen ervan uit dat die geavanceerde vorm van voortbeweging zich pas miljoenen later ontwikkelde, met de komst van de zogenaamde ‘amniota’, dieren die eieren legden.

“Als deze geavanceerde manier van voortbeweging zich al had ontwikkeld bij de laatste gezamenlijke voorouder van de groep waar Orobates en de amniota toe behoren, dan is er vermoedelijk geen verband met de evolutie van het ei,” aldus Nyakatura.

In de voetsporen van Orobates

Om erachter te komen hoe O. pabsti nou precies liep, maakten de wetenschappers eerst een driedimensionaal digitaal model van het skelet van het dier. Vervolgens maakten ze gebruik van computersimulaties om te bekijken hoe het eruit zou zien als O. pabsti precies de fossiele pootafdrukken zou volgen, met verschillende ‘loopjes’.

Allerlei dieren zouden die sporen precies kunnen volgen, maar ze zouden zich daarbij allemaal op een iets andere manier voortbewegen, vertelt medeauteur Kamilo Melo, werkzaam op het gebied van ‘biorobotics’ aan de École Polytechnique in Frankrijk. Zo houden skinken, een soort hagedissen, hun ledematen dicht bij de grond, terwijl iguana's het voorste deel van hun lijf optillen tijdens het lopen.

Nadat het team 512 simulaties had bekeken, was duidelijk dat bepaalde manieren van lopen anatomisch gezien onmogelijk waren, vertelt Nyakatura. Daarbij zouden de botten van O. pabsti tegen elkaar zijn geklapt, of zouden de gewrichten in zijn poten zijn gebroken.

Lopen als een robot

Maar bepaalde factoren, zoals zwaartekracht, wrijving en evenwicht, zijn moeilijk te vangen in een computersimulatie, legt Melo uit. Daarom wilde het team die ‘in het echt’ kunnen onderzoeken. Dat was mogelijk met OroBOT, een robot op basis van ‘biomimetica’ ofwel het nabootsen van de natuur.

Met behulp van OroBOT konden nog meer mogelijke loopjes worden weggestreept, door te kijken naar de mate waarin de ruggengraat van het oeroude dier zou zijn gebogen bij het lopen, hoe wijd zijn poten uiteen stonden en de mogelijke bewegingen in zijn schoudergewrichten. Sommige loopjes zorgden ervoor dat OroBOT omviel en op zijn rug belandde, vertelt Melo. En dat niet alleen.

“We hebben zelfs een van zijn ribben gebroken,” biecht Melo op.

Uiteindelijk stelde het team vast dat de tred van een kaaiman de meest waarschijnlijke was. Om de betrouwbaarheid van hun methode te onderzoeken, herhaalden ze het experiment op dezelfde wijze met bestaande soorten kaaimannen en salamanders. Ze maakten een voorspelling over de voortbeweging van deze dieren op basis van alleen pootafdrukken en digitale skeletmodellen. Toen bleek dat de loopjes die ze hadden voorspeld overeenkwamen met de werkelijke tred van de dieren, wisten ze dat ze goed zaten.

“De lat hoog leggen”

Nyakatura benadrukt dat de verschillende technieken allemaal al bekend waren, maar dat ze niet eerder gezamenlijk in één, nauwkeurig opgezet onderzoek waren toegepast. “Ik vind dat we best trots kunnen zijn op ons idee,” zegt hij.

Julia Molnar, die onderzoek doet op het gebied van vergelijkende anatomie aan de New York Institute of Technology is het met hem eens. Zij stelt dat het onderzoek een nieuwe standaard vormt voor het onderzoeksgebied.

“Dit onderzoek legt de lat hoog voor verder onderzoek naar de manier waarop uitgestorven dieren zich voortbewogen,” aldus Molnar. Ze voegt daaraan toe dat minder bekende dieren als O. pabsti in breder perspectief toch heel interessant zijn, omdat ze kunnen helpen om het antwoord te vinden op de vraag hoe onze verre voorouders op het land terechtkwamen.

“Dit is volgens mij een heel vroeg hoofdstuk van een heel interessant verhaal,” stelt ze.

Lees ook: 500 jaar oud skelet had zijn laarzen nog aan

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