NGV-Geonieuws 99

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift

• 596 Dinoembryo’s geven inzicht in ontwikkeling tot lopen op achterpoten
• 597 Aanpassing aan extreme milieus
• 598 Dinosauriër verandert in krokodil
• 599 Uitzonderlijk 3-D Ediacara-fossiel in kalksteen aangetroffen

  << Vorige uitgave: 98 | Volgende uitgave: 100 >>

596 Dinoembryo’s geven inzicht in ontwikkeling tot lopen op achterpoten Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Al in 1978 werden in Zuid-Afrika de embryo’s ontdekt van een dinosauriër, Massospondylus carinatus, in gesteenten van 190 miljoen jaar geleden (Vroeg-Jura). Het zijn de oudste embryo’s van op het land levende vertebraten die tot nu toe zijn gevonden (vrijwel alle dino-embryo’s zijn ten minste 100 miljoen jaar jonger), en ze blijken een schat aan informatie te bevatten. Dat die schat niet eerder aan het licht kwam, komt omdat het buitengewoon moeilijk bleek om het omringende gesteente en de eierschaal te verwijderen zonder dat daardoor de embryo’s werden beschadigd. Een assistente van de Universiteit van Toronto, Diana Scott, is daar meer dan een jaar mee bezig geweest, daarbij gebruik makend van een microscoop met een vergroting van 1000 maal. Voor dit uiterst zorgvuldige priegelwerk had ze miniatuurinstrumenten. Om iedere beschadiging als gevolg van trillingen van buitenaf te vermijden, zat ze op een speciaal geconstrueerd platform. Volgens onderzoeker Robert Reisz had zelfs het dichtslaan van een deur anders tot onherstelbare schade kunnen leiden.


Skelet van een embryo van Massospondylus carinatus

De beloning voor dit enerverende werk is echter groot. De diverse embryo’s geven namelijk een beeld van de ontwikkeling van deze dieren, vanaf het embryonale stadium waarin ze zo’n 15 cm groot waren. Volwassen exemplaren van deze dino, die een lange nek had en die een planteneter was, bereikten een lengte van ca. 5 m. Omdat er ook tal van skeletten van jonge en volwassen exemplaren van Massospondylus bekend zijn (het is een van de meest voorkomende dinofossielen in Zuid-Afrika) kan zo de hele groei in kaart worden gebracht. Maar ook kunnen deze gegevens het inzicht verdiepen hoe de dino’s in de loop der tijd reusachtige soorten voortbrachten.


'Opgerold' embryo vanMassospondylus in zijn ei

Wanneer jongen van Massospondylus uit het ei kropen, liepen ze op vier poten; ze hadden een betrekkelijk korte staart, een horizontaal uitgestrekte nek, lange voorpoten en een grote kop. Tijdens het opgroeien groeide de nek sneller dan de rest van het lichaam, maar de voorpoten en de kop groeiden juist langzamer. Dat leidde bij volwassen exemplaren tot een dier dat op twee poten liep (een tot nu toe onbekende ontwikkeling bij enige diersoort), relatief kleine voorpoten had, en nauwelijks meer leek op het jong dat pas uit het ei gekropen was.


Volwassen exemplaar van Massospondylus lopend op de achterpoten

De onderzoekers suggereren dat de latere sauropoden viervoeters werden doordat de voorpoten niet langer langzamer groeiden dan de achterpoten. In plaats van dat de jonge viervoeters later op hun (langere) achterpoten gingen lopen, konden ze alle vier poten voor het lopen blijven gebruiken. Dat werpt een nieuw licht op de ontwikkeling van deze groep, die het mogelijk maakte dat er extreem grote sauriërs ontstonden: twee poten zouden nooit in staat zijn geweest om het kolossale gewicht van de grootste dinosauriërs te dragen.

Referenties:

• Reisz, R.R., Scott, D., Sues, H.-D., Evans, D.C. & Raath, M.A., 2005. Embryos of an Early Jurassic prosauropod dinosaur and their evolutionary significance. Science 309, pp. 761-764.
  
• Stokstad, E., 2005. Dinosaur embryos hint at evolution of giants. Science 309, pp. 679.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Robert Reisz, Department of Biology, University of Toronto, Mississauga, Ontario (Canada).

597 Aanpassing aan extreme milieus Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Op de meest bizarre plaatsen worden levende organismen aangetroffen. Op een vulkanisch eiland in Italië is het organisme Pyrolobus fumarii aangetroffen in een hete bron met water van 113 °C; op Antarctica leven cryptoendolieten (binnen een gesteente levende associaties van algen en bacteriën) daarentegen bij temperaturen die niet boven -15 °C uitkomen. Andere organismen leven onder omstandigheden met een zuurgraad (pH) die minstens 100.000 maal zuurder is (pH = 0) dan de omstandigheden die voor de meeste levensvormen verdraagbaar zijn (pH = 5-8); er komen echter ook organismen voor in een sterk basisch milieu met een zuurgraad van 12,8 (minstens 1000 maal basischer dan aanvaardbaar voor de meeste levensvormen). Verder zijn er organismen aangetroffen op 3,2 km onder het aardoppervlak, maar ook bleek een bacterie (Bacillus subtilis) op een NASA satelliet zes jaar de omstandigheden in de ruimte te hebben overleefd. Andere organismen kunnen 5000 maal een voor mensen dodelijke stralingsintensiteit overleven (Deinococcus radiodurans) of extreem hoge druk (1200 maal de atmosferische druk) weerstaan. En dan zijn er ook nog organismen zoals Haloarcula die zeer zoute milieus (30% zout) bewonen.


De alg Dunaliella salina (links) komt zowel voor in extreem zout water zoals de Dode Zee (midden) als in vrijwel zoet water zoals in het Kineret Meer (rechts)

Sommige organismen, zoals de alg Dunaliella salina, kunnen zowel extreem zout water (zoals in de Dode Zee) als vrijwel zoet water als leefmilieu tolereren. Daartoe moeten deze organismen in de loop van de evolutie voor het leven essentiële moleculen zoals proteïnen (eiwitten) hebben ontwikkeld die dergelijke uitzonderlijke verschillen in omstandigheden kunnen weerstaan. Aan het Weizmann Instituut in Israel wordt daar al tientallen jaren onderzoek naar gedaan. Onderzoekers van dit instituut hebben onlangs het structurele bouwplan van een enzym (een carbo-anhydrase) van Dunaliella kunnen ontrafelen, en daarmee wellicht de sleutel gevonden die de aanpassing aan extreme omstandigheden kan verklaren.

Vergelijking van dit enzym bij Dunaliella met dat van verre verwanten toont een identieke grondslag voor het bouwplan, maar er zijn enkele opmerkelijke verschillen. Het meest opvallende verschil betreft de elektrische lading op het oppervlak van de proteïnen. Het blijkt dat deze lading bij Dunaliella overal negatief is (zij het minder sterk negatief dan bij vergelijkbare enzymen van organismen die uitsluitend in extreem zout water leven), terwijl de lading op vergelijkbare carbo-anhydrases van organismen die geen zoute omstandigheden tolereren deels negatief, deels positief en deels neutraal is. De lichtnegatieve lading op het enzym van Dunaliella zou kunnen verklaren waarom dit enzym onder zoute omstandigheden functioneert, terwijl het niet (zoals in het geval van veel sterkere negatieve ladingen bij echte halofylen [zoutminnende planten]) van een zout milieu afhankelijk is.

Tot hun eigen verbazing vonden de onderzoekers een carbo-anhydrase met gelijke eigenschappen als bij Dunaliella in de nier van een muis. Deze twee klaarblijkelijk onafhankelijke ontwikkelingen van zo’n enzym kunnen tot nieuwe inzichten leiden. Niet alleen in de aard van de nier bij muizen, maar ook in de wijze waarop organismen zich in de loop van de evolutie hebben kunnen aanpassen aan extreme omstandigheden.

Referenties:

• Premkumar, Lakshmanane, Greenblatt, H.M., Bageshwar, U.K., Savchenko, T., Gokhman, I., Sussmann, J.L. & Zamir, A., 2005. Three-dimensional structure of a halotolerant algal carbonic anhydrase predicts halotolerance of a mammalian homolog. Proceedings of the National Academy of Sciences 102, pp. 7493-7498.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Joel Susmann en Ada Zamir, Department of Structural Biology, Weizmann Institute of Science, Rehovot (Israel).

598 Dinosauriër verandert in krokodil Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

De ontdekking van een kaak met tanden - en later van twee vrijwel complete skeletten van ongeveer een meter lang, alsook van de fragmenten van nog zes individuen - in gesteenten van ca. 210 miljoen jaar oud (Laat-Trias) lijkt veel 'zekerheden' omtrent dinosauriërs weg te nemen. De gevonden schedel behoorde toe aan een dier waarvan tot nu toe alleen tanden bekend waren. Dat dier had de naam Revueltosaurus callenderi gekregen, en werd beschouwd als een vroege vertegenwoordiger van een van de twee grote taxa binnen de dinosauriërs: de Ornithischia (vogelheupige dino’s. De andere groep, de Saurischia, zijn zo genoemd omdat hun heupen overeenkomst vertonen met die van de hagedissen). De Ornithischia ontwikkelden zich tot planteneters zoals Triceratops en Stegosaurus, terwijl de Saurischia zich ontwikkelden tot vleeseters zoals Tyrannosaurus en Allosaurus, alsmede tot planteneters met een lange nek zoals Apatosaurus.


De nieuwe plaats van Revueltosaurus in de stamboom van de reptielen

De tanden in de gevonden schedel van Revueltosaurus voldoen aan de criteria van de Ornithischia, maar de schedel doet dat helemaal niet: het blijkt zelfs helemaal niet om een dinosauriër te gaan maar om een krokodilachtig dier. Met deze bevinding komen ook de determinaties van andere tanden die aan dino’s werden toegeschreven in een ander daglicht te staan. Het lijkt nu zelfs waarschijnlijk dat ongeveer de helft van alle 'dino’s' uit het Laat-Trias helemaal geen dinosauriërs waren. In feite staan alle Ornithischia uit het Trias, behalve een of twee soorten uit Zuid-Amerika (Argentinië) nu ter discussie. Mogelijk bereikten de Ornithischia de andere werelddelen pas zo’n 25 miljoen jaar later dan tot nu toe werd aangenomen. Aan de andere kant is het goed mogelijk, gezien de weinige fossiele resten die bekend zijn, dat er wel degelijk wereldwijd Ornithischia in het Laat-Trias voorkwamen, maar dat daarvan tot nu toe geen duidelijke bewijzen (anders dan de dus kennelijk weinig betrouwbare tanden) zijn gevonden. De grote diversiteit van Ornithischia die tot nu toe voor het Laat-Trias werd aangenomen, heeft waarschijnlijk echter niet bestaan.


Reconstructie van de kop van Revueltosaurus

Een en ander betekent natuurlijk niet dat Revueltosaurus geen enkele verwantschap met de dinosauriërs heeft. Analyse van de schedel lijkt erop te wijzen dat de archosauriërs zich splitsten in twee takken, waarvan er een leidde tot de dinosauriërs en de andere uiteindelijk leidde tot de krokodillen. Van die laatste tak zou Revueltosaurus zijn afgesplitst.


Jeffrey Martz (boven), Randal Irmis en Lori Brown (onder) leggen een skelet van Revueltosaurus bloot in het Petrified Forest National Park

Voor het inzicht in de evolutie van de krokodillen is de vondst uiteraard ook van groot belang. De vroege krokodillen zouden immers, zoals uit de tanden blijkt, planteneters zijn geweest, of mogelijk omnivoren. Bovendien zouden het dieren zijn geweest die voor een belangrijk deel, ook relatief hoog boven de zeespiegel, op het land leefden. Ze kunnen goed als prooi hebben gediend voor de theropoden die in het Laat-Trias tot ontwikkeling kwamen.


De vindplaats van de eerste botten van Revueltosaurus in het Petrified Forest National Park wordt afgebakend

Referenties:

• Parker, W.G., Irmis, R.B., Nesbitt, S.J., Martz, J.W. & Browne, L.S., 2005. The Late Triassic pseudosuchian Revueltosaurus callenderi and its implications for the diversity of early ornithischgian dinosaurs. Proceedings of the Royal Society B 272, pp. 963-966.

Tekeningen (Universiteit van California te Berkeley) en foto’s (U.S. National Park Service) welwillend ter beschikking gesteld door Bill Parker, Division of Resource Management, Petrified Forest National Park, Petrified Forest, AZ (Verenigde Staten van Amerika).

Met dank aan J. Arts webmaster dinosaurus.net voor zijn hulp bij deze bijdrage.

599 Uitzonderlijk 3-D Ediacara-fossiel in kalksteen aangetroffen Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Bovenaanzicht van het fossiel

De fameuze Ediacara-fauna die wordt aangetroffen in gesteenten rondom de grens tussen Precambrium en Cambrium (dateringen lopen van ongeveer 575 tot 542 miljoen jaar geleden) bestaat vooral uit afdrukken van dieren die geen harde bestanddelen bezaten. Daardoor is er zeer weinig bekend van hun opbouw; er zijn tal van interpretaties, maar nog steeds is niet duidelijk of (en zo ja: op welke wijze) de Ediacara-fauna verwant is met de nu nog levende diergroepen. Iets meer duidelijkheid wordt nu verschaft door de vondst van zo’n 20 fossiele exemplaren van een (nog niet benoemde) soort die door diagenetische processen als 3-D fossielen bewaard zijn gebleven. Juist door de diagenetische veranderingen zijn overigens weinig details te herkennen. Toch geven de nieuwe vondsten een wat duidelijker beeld.


Dwarsdoorsnede door het fossiel

De fossielen zijn aangetroffen in het midden van de Shibantan Member van de 551-538 miljoen jaar oude Dengying Formatie, die ligt op de Doushuanto Formatie waarin ook microfossielen zijn aangetroffen. In tegenstelling tot alle andere vindplaatsen van de Ediacara-fauna (op 1 na), bestaat de vindplaats in de Shibantan Member niet uit siliciklastische gesteenten (zand en fijner), maar uit kalksteen. Deze donkergrijze kalksteen is fijn gelamineerd en bitumineus; de gesteenten zijn afgezet in een door getijden beïnvloede zee, maar op een diepte die bij normaal weer niet door golfwerking werd bereikt. Uit deze gesteenten waren al diverse soorten van de Ediacara-fauna bekend. Omdat de fossielen met een dun laagje slib zijn bedekt, mag aangenomen worden dat de dieren op het sedimentoppervlak leefden.


Schematische opbouw van het fossiel

Het nieuw gevonden fossiele dier is maximaal enkele decimeters (!) groot. Veelal liggen enkele exemplaren bijeen, vaak met een voorkeursrichting. Ze lijken echter niet bijeengespoeld, want ze overlappen elkaar nooit, ook al zijn ze soms dicht opeengepakt (ze lijken dus in situ bewaard te zijn gebleven). De individuen vertonen in bovenaanzicht een iets zigzag lopende centrale as, met zijtakken afwisselend naar beide zijden. In enkele gevallen vertonen deze zijtakken zelf ook weer soortgelijke zijtakken. In dwarsdoorsnede blijken de centrale as en de zijtakken zo’n millimeter dik (0,53-1,32 mm), waarbij ze begrensd worden door verticale wanden die verbonden zijn met een horizontaal bodemvlak en een eveneens horizontaal bovenvlak; deze horizontale vlakken zijn ruwweg tweemaal zo breed (0,69-4,13 mm) als de hoogte van de zo gevormde moduleachtige pijpen. Het lijkt erop dat deze pijpjes aan hun uiteinde niet afgesloten waren, maar dit kan - vanwege de diagenetische veranderingen - niet met zekerheid worden vastgesteld. Als de pijpjes inderdaad open waren, kunnen ze uiteraard niet met cytoplasma gevuld zijn geweest (zoals eerder wel voor fossielen uit deze fauna werd verondersteld). Overigens is opvallend dat de fossielen geen duidelijke vorm bezitten, mar dat de 'pijpjes' gezamenlijk een onregelmatige vorm bewerkstelligen. Ook in dit opzicht wijken de fossielen sterk af van de organismen die in siliciklastische gesteenten zulke duidelijke, scherpbegrensde afdrukken achterlieten.


De vindplaats van de fossielen in het middelste deel van de Shibantan Member van de Dengying Formatie (boven in de wolken)

Referenties:

• Xiao, S., Shen, B., Zhou, C., Xie, G. & Yuan, X., 2005. A uniquely preserved Ediacaran fossil with direct evidence for a quilted bodyplan. Proceeding of the National Academy of Sciences 102, pp. 10227-10232.

Foto’s en tekening welwillend ter beschikking gesteld door Shuhai Xiao en Bing Shen, Department of Geosciences, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg, VA (Verenigde Staten van Amerika).

Copyright © NGV 1999-2010
webmaster@geologischevereniging.nl