david.costa.art/Shutterstock
Als je aan een zoogdier moet denken, is de kans groot dat je aan een placentaal zoogdier denkt – paarden, honden, katten, mensen, zelfs vleermuizen en ratten vallen allemaal in die categorie. Het omvat zo’n 6.000 soorten die zowel in de oceanen als op het land leven.
Vandaag de dag zijn placenta’s verreweg de meest voorkomende en wijdverspreide zoogdieren, hoewel er nog twee andere groepen zijn, monotremen (mierenegels en vogelbekdieren) en buideldieren (buidelkangoeroes en koala’s).
Onder paleontologen (die de aarde bestuderen aan de hand van fossielen) woedt al jaren een discussie over de vraag of placentazoogdieren samen met de dinosauriërs evolueerden of pas verschenen nadat deze uitstierven.
Het onderzoek van mijn team gebruikte een nieuwe methode om deze vraag te onderzoeken en onze bevindingen kunnen helpen om dit debat te beslechten. We denken dat placentazoogdieren ongeveer 70 miljoen jaar geleden zijn geëvolueerd, wat betekent dat ze tegelijk met de dinosauriërs op aarde rondliepen.
Schatting van de oorsprong
Er zijn twee belangrijke methoden die paleontologen gebruiken om te schatten wanneer een groep dieren voor het eerst is geëvolueerd. De eerste is het lezen van het fossielenbestand – het oudste fossiel in een groep bepaalt de datum waarop de groep voor het eerst evolueerde. Voor placentale zoogdieren zijn er een paar fossielen van ongeveer 65 miljoen jaar geleden, net na het massale uitsterven van de dinosauriërs. Hiertoe behoort Purgatorius, die als voorouder van primaten (en dus mensen) wordt beschouwd.
Het fossielenbestand zit echter vol hiaten. Slechts een fractie van het leven is ooit gefossiliseerd en fossielenjagers hebben waarschijnlijk maar een klein percentage van de organismen gevonden die bewaard zijn gebleven in de aardse sedimenten. De kans dat een soort als fossiel in een wetenschappelijk onderzoek voorkomt, is vergelijkbaar met het winnen van de loterij.
Een andere manier om in te schatten wanneer groepen voor het eerst evolueerden is door middel van moleculaire klok dateringsstudies. Wetenschappers kunnen het DNA van organismen vergelijken om uit te zoeken wanneer ze als verschillende soorten zijn ontstaan.
Twee soorten die genetisch op elkaar lijken, hebben waarschijnlijk stambomen die vrij recent van elkaar zijn afgesplitst. Zeer verschillende soorten divergeren verder terug in de tijd, waardoor er meer genetische verschillen kunnen ontstaan.
Het genetische verschil tussen twee soorten is ruwweg evenredig met hun tijd van evolutionaire divergentie, of hun oorsprong.
Moleculaire klokstudies van placentale zoogdieren suggereren dat de groep voor het eerst evolueerde in het Krijt, ongeveer 80 miljoen jaar geleden en bijna 20 miljoen jaar voordat fossielen van placentale zoogdieren voor het eerst opdoken. Dus wat is juist?
Stenen of klokken?
In ons onderzoek, gepubliceerd in Current Biology, gebruikten mijn collega’s en ik een nieuwe methode om het fossielenbestand te interpreteren om de leeftijd van placentale zoogdieren te schatten: statistische analyse.
Eerst verzamelden we gegevens van meer dan 15.000 fossielen van placentale zoogdieren, waarbij we ons concentreerden op de fossielen die goed genoeg onderzocht waren om in de stamboom van placentale zoogdieren te plaatsen. Het Bayesian Brownian Bridge (BBB) model is een wetenschappelijke formule die de verdeling van fossielen in de tijd gebruikt om de leeftijd van een groep te schatten. We hebben de BBB gebruikt om de leeftijd van 380 families binnen de placentale zoogdieren te schatten.
In plaats van soorten direct met elkaar te vergelijken, zoals in moleculaire klokstudies, konden we met het BBB-model een bredere blik werpen en families vergelijken. Naast het volgen van het patroon van de diversiteit van een familie door de tijd heen, schat het BBB-model ook een bemonsteringsfrequentie, of hoe vaak fossielen verschijnen in het fossielenbestand.
Dit hielp ons om de hiaten in het fossielenbestand op te vullen.
Voor jonge stammen die slechts een paar honderdduizend jaar geleden zijn geëvolueerd, kan deze bemonsteringsfrequentie vrij hoog zijn, omdat we meer fossielen hebben van jongere gesteenten. Jongere gesteenten zijn intacter en liggen vaak dichter bij de oppervlakte. Maar voor oudere groepen kan de bemonsteringsfrequentie vrij laag zijn, omdat geologische processen rotsen en fossielen in de loop van de tijd afbreken en vernietigen.
Bovendien moet een soort vrij wijdverspreid en overvloedig zijn om gefossiliseerd te worden, anders heeft het weinig kans om die loterij te winnen. Dat betekent dat de leeftijd van een groep altijd ouder zal zijn dan het oudste fossiel in die groep, maar het vertelt ons niet met hoeveel.
De oorsprong van placentale zoogdieren
Dit is waar de bemonsteringsfrequentie bij helpt – families met een lage bemonsteringsfrequentie hadden waarschijnlijk een grotere kloof tussen het oudste fossiel en de echte oorsprong van die familie.
Het BBB-model schatte de leeftijd van placentazoogdieren in het Krijt, ongeveer 70-80 miljoen jaar geleden – mogelijk tot 20 miljoen jaar voor de asteroïde-inslag.
Onze resultaten tonen aan dat placentazoogdieren enkele miljoenen jaren samenleefden met dinosauriërs. Voorouders van konijnen en hazen (Lagomorpha), katten en honden (Carnivora) en primaten evolueerden waarschijnlijk allemaal in de tijd van de dinosauriërs. Vroege placentazoogdieren waren waarschijnlijk klein en spitsmuisachtig.
Vanaf hun oorsprong aan de voet van de dinosauriërs zijn de placentazoogdieren uitgegroeid tot de meest dominante dieren op aarde.
Emily Carlisle ontvangt subsidie van de Universiteit van Bristol.
