Dinosaurier – und Vögel – wären nicht in der Lage gewesen, ohne einige radikale Veränderungen an ihren Oberschenkelknochen auf eigenen Beinen zu stehen. Jetzt zeigt eine neue Studie von Paläontologen aus Yale den evolutionären Verlauf dieser langbeinigen Veränderungen.
Die Ergebnisse lösen eine seit langem bestehende Frage zur Evolution von Dinosauriern und bieten ein hervorragendes Beispiel dafür, wie neue körperliche Merkmale während der Embryonalentwicklung kurzzeitig auftauchen und dann bei Erwachsenen älteren, bekannten Merkmalen weichen können.
Für die Studie konzentrierte sich ein Forschungsteam unter der Leitung von Bhart-Anjan S. Bhullar und Shiro Egawa von Yale auf evolutionäre Veränderungen im „Femurkopf“ – wo der obere Femur mit der Hüfte verbunden ist – bei einer Vielzahl von Dinosauriern, frühen Reptilien und Vögeln , und ihre heutigen Pendants. Die Studie erscheint in Verfahren der Royal Society B.
Dem Team gehörten auch Forscher des National Center of Neurology and Psychiatry in Japan, des American Museum of Natural History, Virginia Tech, des Royal Veterinary College in England, der Pontificia Universidad Católica de Chile, des Queensland Museum, des CNRS/Muséum National d’Histoire Naturelle an in Frankreich, der Missouri State University und dem RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research in Japan.
„Wir haben herausgefunden, wie sich der Femurkopf, ein entscheidender Teil der Dinosaurieranatomie, entwickelt hat“, sagte Bhullar, außerordentlicher Professor für Erd- und Planetenwissenschaften an der Fakultät für Künste und Wissenschaften in Yale und außerordentlicher Kurator am Yale Peabody Museum of Natural Geschichte. „Für eine schnelle und effektive, aufrechte Fortbewegung auf zwei Beinen sind nach innen gedrehte Femurköpfe notwendig.“
Jahrelang, sagte Bhullar, habe es zwei widersprüchliche Theorien darüber gegeben, wie sich die Hüftköpfe von Dinosauriern entwickelt hätten. Eine Theorie besagte, dass der Femurkopf einfach eine Befestigung oder einen Überhang wuchs, der die Beine neu ausrichtete. Die andere Theorie war, dass sich der Femurkopf im Laufe der Zeit nach innen verdrehte.
Es gibt Beweise sowohl für die Verdrehungstheorie, die bei frühen Dinosauriern und modernen Krokodilen gefunden wurde, als auch für die Wachstumstheorie, die bei späteren Dinosauriern und Vögeln gefunden wurde.
Für die neue Studie verwendeten die Forscher 3D-Bildgebung, um die Entwicklung des Femurkopfes in einer Vielzahl von Fossilien und tierischen Embryonen zu untersuchen. Bhullars Labor in Yale ist besonders bekannt für seinen innovativen Einsatz von CT-Scanning und Mikroskopie zur Erstellung von 3D-Bildern von Fossilien.
Was sie entdeckten, ist, dass Beweise für beide Theorien zusammen auftreten.
„Die embryonale Entwicklung dieses Hauptmerkmals hat sich vollständig verändert – auch wenn das Merkmal selbst bei Erwachsenen für einige Zeit konstant blieb“, sagte Bhullar. „Diese Art von versteckter Entwicklungsverschiebung könnte in der Evolution häufiger vorkommen, als wir denken, und sie sollte dazu dienen, vor der weit verbreiteten Vorstellung zu warnen, dass sich Merkmale, die sich unterschiedlich entwickeln, separat entwickelt haben müssen.“
Shiro Egawa, ein ehemaliger Postdoktorand in Bhullars Labor, der jetzt Postdoktorand am Nationalen Zentrum für Neurologie und Psychiatrie in Japan ist, ist der Erstautor und Co-Korrespondenzautor der Studie.
Zu den Co-Autoren gehören Christopher Griffin, ein Postdoktorand am Yale Department of Earth & Planetary Sciences, und die ehemaligen Yale-Forscher João Botelho und Daniel Smith-Paredes.
Mehr Informationen:
Shiro Egawa et al., Der femorale Kopf des Dinosauriers erfuhr eine morphogenetische Verschiebung von Torsion zu Wachstum entlang des Vogelstamms, Verfahren der Royal Society B: Biologische Wissenschaften (2022). DOI: 10.1098/rspb.2022.0740