Nieuw fossiel brengt ons een stap dichter bij het ontrafelen

Nieuw fossiel brengt ons een stap dichter bij het ontrafelen van het mysterie van de vederevolutie

De bestudeerde _Psittacosaurus_ onder natuurlijk licht (bovenste helft) en UV-licht (onderste helft). Zixiao Yang, Verstrekte auteur

Sterk maar licht, mooi en precies gestructureerd, veren zijn het meest complexe
huidaanhangsel dat ooit geëvolueerd is bij gewervelde dieren. Ondanks het feit dat mensen al sinds de prehistorie met veren spelen, is er nog steeds veel dat we niet begrijpen.

Onze nieuwe studie ontdekte dat sommige van de eerste dieren met veren ook een geschubde huid hadden, zoals reptielen.

Na het debuut van de eerste gevederde dinosaurus, Sinosauropteryx prima, in 1996, heeft een golf van ontdekkingen een steeds interessanter beeld geschetst van de vederevolutie.

We weten nu dat veel dinosauriërs en hun vliegende neven, de pterosauriërs, veren hadden. Veren kwamen in het verleden in meer vormen voor – bijvoorbeeld lintachtige veren met verbrede punten werden gevonden bij dinosaurussen en uitgestorven vogels, maar niet bij moderne vogels. Slechts enkele oude soorten veren worden vandaag de dag nog door vogels geërfd.

Paleobiologen hebben ook geleerd dat vroege veren niet gemaakt waren om te vliegen. Fossielen van vroege veren hadden eenvoudige structuren en verspreidden zich schaars over het lichaam, dus het kan zijn dat ze dienden voor vertoning of tastzin. Fossielen van pterosaurussen suggereren dat ze een rol kunnen hebben gespeeld bij thermoregulatie en kleurpatronen.

Hoe fascinerend deze fossielen ook zijn, het oude verenkleed vertelt slechts een deel van het verhaal van de
van de vederevolutie. De rest van de actie gebeurde in de huid.

De huid van vogels is tegenwoordig zacht en geëvolueerd voor de ondersteuning, controle, groei en pigmentatie van veren, in tegenstelling tot de geschubde huid van reptielen.

Fossielen van dinosaurushuid komen vaker voor dan je denkt. Tot op heden zijn echter slechts een handvol fossielen van dinosauriërhuid op microscopisch niveau onderzocht. Deze studies, bijvoorbeeld een studie uit 2018 van vier fossielen met bewaard gebleven huid, toonden aan dat de huid van vroege vogels en hun naaste verwanten van dinosaurussen (de coelurosaurs) al heel veel leek op de huid van vogels vandaag de dag. De vogelachtige huid evolueerde dus al voordat er vogelachtige dinosaurussen waren.

Dus om te begrijpen hoe de vogelachtige huid evolueerde, moeten we de dinosaurussen bestuderen die zich eerder in de evolutionaire boom vertakten.

Onze studie toont aan dat ten minste enkele gevederde dinosaurussen nog steeds een geschubde huid hadden, zoals reptielen vandaag de dag. Dit bewijs komt van een nieuw exemplaar van de Psittacosaurus, een gehoornde dinosaurus met borstelachtige veren op zijn staart. Psittacosaurus leefde aan het begin van het Krijt (ongeveer 130 miljoen jaar geleden), maar zijn clan, de ornithische dinosauriërs, divergeerde al veel eerder van andere dinosauriërs, in het Trias (ongeveer 240 miljoen jaar geleden).

In het nieuwe exemplaar zijn de zachte weefsels verborgen voor het blote oog. Onder ultraviolet licht onthult de geschubde huid zich echter in een oranje-gele gloed. De huid is bewaard gebleven op de romp en de ledematen, delen van het lichaam die geen veren hadden.

Deze lichtgevende kleuren zijn afkomstig van silicamineralen die verantwoordelijk zijn voor het behoud van de fossiele huid. Tijdens de fossilisatie zijn silicarijke vloeistoffen in de huid gedrongen voordat deze verging, waardoor de huidstructuur ongelooflijk gedetailleerd is gerepliceerd. Fijne anatomische kenmerken zijn bewaard gebleven, waaronder de opperhuid, huidcellen en huidpigmenten die melanosomen worden genoemd.

De fossiele huidcellen hebben veel gemeen met de huidcellen van moderne reptielen. Ze
delen een vergelijkbare celgrootte en vorm en ze hebben allebei samengesmolten celgrenzen – een
een kenmerk dat alleen bekend is bij moderne reptielen.

De verdeling van het fossiele huidpigment is identiek aan die in moderne krokodillenschubben. De fossiele huid lijkt echter relatief dun naar reptielenmaatstaven. Dit suggereert dat de fossiele schubben van de Psittacosaurus ook vergelijkbaar waren in samenstelling met schubben van reptielen.

Schubben van reptielen zijn hard en stijf omdat ze rijk zijn aan een type huidopbouwend eiwit, de taaie hoornachtige bèta-eiwitten. Daarentegen is de zachte huid van vogels gemaakt van een ander type proteïne, de keratine, die het belangrijkste structurele materiaal is in haar, nagels, klauwen, hoeven en onze buitenste huidlagen.

Om fysieke bescherming te bieden, moet de dunne, naakte huid van de Psittacosaurus zijn samengesteld uit taaie, reptielachtige keratine-bèta-eiwitten. Een zachtere vogelachtige huid zou te kwetsbaar zijn geweest zonder veren als bescherming.

Gezamenlijk geeft het nieuwe fossiele bewijs aan dat Psittacosaurus een reptielachtige huid had op plekken waar hij geen veren had. De staart, die bij sommige exemplaren veren heeft behouden, heeft bij ons exemplaar helaas geen veren of huid behouden.

De staartveren op andere exemplaren laten echter zien dat sommige vogelachtige huidkenmerken al geëvolueerd moeten zijn om veren op hun plaats te houden. Onze ontdekking suggereert dus dat vroege gevederde dieren een mix van huidtypes hadden, met vogelachtige huid alleen in de gevederde delen van het lichaam, en de rest van de huid nog steeds geschubd, zoals bij moderne reptielen.

Deze gezoneerde ontwikkeling zou ervoor gezorgd hebben dat de huid het dier beschermde tegen schuren, uitdroging en ziekteverwekkers.

Wat nu?

Het volgende kennisgat dat wetenschappers moeten onderzoeken is de evolutionaire overgang van de reptielachtige huid van de Psittacosaurus naar de huid van andere, zwaarder gevederde dinosaurussen en vroege vogels.

We hebben ook meer experimenten nodig om het fossilisatieproces zelf te bestuderen. Er is veel dat we niet begrijpen over hoe zachte weefsels fossiliseren, wat betekent dat het moeilijk is om te bepalen welke huidkenmerken in een fossiel echte biologische kenmerken zijn en welke gewoon artefacten van fossilisatie zijn.

In de afgelopen 30 jaar heeft het fossielenbestand wetenschappers verrast met betrekking tot de vederevolutie. Toekomstige ontdekkingen van fossiele veren kunnen ons helpen te begrijpen hoe dinosaurussen en hun verwanten evolueerden in vliegen, warmbloedig metabolisme en hoe ze met elkaar communiceerden.

De conversatie

Zixiao Yang ontvangt financiering van de Irish Research Council en Jurassic Foundation.

Maria McNamara ontvangt financiering van de European Research Council en Science Foundation Ireland.

Ubergeek Loves Coolblue

Zou je na het lezen van deze artikel een product willen aanschaffen?
Bezoek dan Coolblue en ontdek hun uitgebreide assortiment.