NGV-Geonieuws 110

NGV-Geonieuws: elektronisch geologisch tijdschrift


1 Februari 2006, jaargang 8 nr. 3

Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon
Geologisch Instituut, Adam Mickiewicz Universiteit, Poznan (Polen)

    Klik hier om deze uitgave af te drukken !
  • 646 Mammoet komt bijna weer tot leven
  • 647 Tyrannosaurus rex had vorstelijke zintuigen
  • 648 Modellering van de inslag bij Chesapeake Bay wijst op kleiner hemellichaam
  • 649 Ontwikkeling van voortbewegen met poten in nieuw daglicht
  • 650 Raadselachtige groei van dinosoort

    << Vorige uitgave: 109 | Volgende uitgave: 111 >>

646 Mammoet komt bijna weer tot leven
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

De stormachtige ontwikkeling die plaatsvindt op het gebied van DNA-onderzoek heeft, in combinatie met de ontdekking van (deels) bewaard gebleven DNA in tal van fossielen, al diverse malen geleid tot speculaties dat het ooit mogelijk zal worden om uitgestorven dieren of planten ooit weer, via gereconstrueerd DNA, tot leven te wekken. Pogingen daartoe zijn nu nog tot mislukken gedoemd, omdat aangetroffen DNA (onder meer van dino’s, holenberen, maar ook Neanderthalers) zodanig beschadigd en incompleet was dat er meer niet dan wel van over was.


Werkzaamheden voor de isolatie van DNA uit een mammoetbot (© H. Poinar).

De ontwikkeling lijkt echter niet te stuiten, en de ‘wederopstanding’ van de wolharige mammoet (Mammuthus primigenius) lijkt zelfs niet langer helemaal ondenkbaar. De botten van een exemplaar dat afkomstig is uit de permafrost in Siberië en dat 27.000 jaar oud is, hebben namelijk materiaal opgeleverd waardoor een sequentie van niet minder dan 13 miljoen basenparen van het DNA kon worden vastgesteld. Volgens de leider van het onderzoeksteam, de geneticus Hendrik Poinar, is de door hen toegepaste techniek zo effectief dat hij al op korte termijn gebruikt kan worden om de volledige DNA-sequentie van uitgestorven organismen vast te stellen. Daarmee zouden die organismen, in principe, weer kunnen ontstaan, ook al zal dat nog de nodige technische (en ethische) problemen met zich meebrengen. Bij het door Poinar uitgevoerde onderzoek zijn trouwens ook grote sequenties (met in totaal 15 miljoen basenparen) van gefossiliseerde microorganismen die op de mammoet werden aangetroffen, bepaald. Het gaat daarbij om bacteriën, schimmels, virussen, organismen uit de bodem en planten. Dat betekent dat niet alleen de fossiele macrofauna en -flora weer tot leven zouden kunnen worden gewekt, maar ook de daarbij behorende microben.


Geneticus Henrik Poinar bij babymammoet Dima (© H. Poinar)


Dick Mol en Bernard Buigues bij de resten van een wolharige mammoet (© A. Tikhonov)


Deze sciencefictionachtige mogelijkheden worden nog reëler nu nieuwe generaties van apparatuur waarmee DNA-sequenties worden bepaald, steeds effectiever worden, en nu het ook steeds beter wordt om ‘echt’ DNA van verontreinigingen te onderscheiden. Doordat met de nieuwe technieken steeds grotere DNA-sequenties kunnen worden bepaald, wordt het ook steeds beter mogelijk om de relatieve verwantschap tussen diverse soorten vast te stellen. Zo blijkt het DNA van de onderzochte mammoet (een vrouwtje) voor 98,5% gelijk aan dat van de recente Afrikaanse olifant (Loxodonta africana). Ze stonden echter nog dichter bij de Aziatische olifant (Elephas maximus).zie bijgevoegde drie elektronische figuren (mammoet).

Referenties:
  • Gibbons, A., 2005. New methods yield mammoth samples. Science 310, p. 1889.
  • Poinar, H.N., Schwarz, C., Qi, J., Shapiro, B., MacPhee, R.D.E., Buigues, B., Tikhonov, A., Huson, D.H., Tomsho, L.P., Auch, A., Rampp, M., Miller, W. & Schuster, S.C., 2005. Metagenomics to paleogenomics: large-scale sequencing of mammoth DNA. Sciencexpress 2005-12-20, 7 pp.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Jane Christmas, Office of Public Relations, McMaster University, Hamilton (Canada).

647 Tyrannosaurus rex had vorstelijke zintuigen
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Op de 65e jaarvergadering van de Society of Vertebrate Paleontology is nog duidelijker geworden dat de ‘tirannieke hagedissenkoning’ (Tyrannosaurus rex) zeer goed ontwikkelde zintuigen had. Al veel langer werd verondersteld dat hij een zeer scherpe reuk moet hebben gehad; dat beeld is opnieuw bevestigd, zij het dat het reukvermogen nu iets minder extreem is gebleken dan sommige paleontologen eerder veronderstelden. Daar staat tegenover dat ook zijn gehoor en zijn gezichtsvermogen zeer goed moeten zijn geweest.

Een en ander blijkt uit studies die zijn verricht aan het skelet van dit vervaarlijke roofdier, waarbij via scans ook een nauwkeurig beeld kon worden verkregen van het inwendige van het skelet, bijv. de precieze vorm van de hersenholte, met daarin alle details die informatie geven over de zintuigen. Overigens heeft het beeld van een roofdier, zoals dat eigenlijk een eeuw lang heeft bestaan - onder meer op basis van zijn enorme, scherpe tanden - even geleden onder het idee dat T. rex een aaseter was. Dat idee kwam in 1999 op nadat met tomografie (waarmee via een computer een 3-D beeld wordt verkregen van het inwendige van een voorwerp door als het ware miniem dunne ‘plakjes’ in beeld te brengen) bij het skelet van het bekendste exemplaar van T. rex (‘Sue’) was vastgesteld dat het dier een zeer goed ontwikkeld reukorgaan moet hebben gehad. Een dergelijk goed reukvermogen werd verondersteld te passen bij een dier dat de geur van dode dieren op grote afstand moet kunnen opvangen. Die veronderstelling lijkt nu, na vergelijking van de specifieke structuren in de hersenen met die van vogels en krokodillen (de meest nabije nog levende verwanten van Tyrannosaurus) niet meer houdbaar: de reusachtige dino gebruikte zijn reukzin waarschijnlijk om levende prooi te lokaliseren.


Skelet van Tyrannosaurus rex in het Royal Tyrell Museum of Paleontology (Drumheller, Canada)


Op scan gebaseerde schedel van T. rex met daarin (paars) de hersenholte, waarin (rode pijl) de organen voor reukzin en het binnenoor (rood)


Ook het gehoor van T. rex moet zeer scherp zijn geweest zoals blijkt uit scans die het 3-D beeld van het gehoororgaan hebben gereconstrueerd. In het binnenoor (met hamer, aambeeld en stijgbeugel, net als bij de mens) groeiden fijne haartjes die de beweging van vloeistof eromheen opmerkten, en zo hielpen om de hersenen te informeren hoe het lichaam bewoog, waardoor de ogen beter op de prooi gericht konden blijven. Bij recente dieren kan uit het gehoorkanaal worden opgemaakt hoe ze hun kop houden als ze intens luisteren.T. rex zou - als dit ook voor hem opging - zijn hoofd in dat geval 5-10° omlaag gehouden hebben. Zo’n stand helpt bij recente grote dieren met een lange snuit ook om beter te zien wat er recht voor hen is.

Het gezichtsvermogen van T. rex is eveneens (op zeer creatieve wijze) onderzocht. Zijn ver uit elkaar staande ogen gaven hem een breed blikveld met goede dieptewerking. Zijn blikveld bestreek maximaal 55°, ook weer precies wanneer hij zijn kop zo’n 10° omlaag hield. Een dergelijk blikveld komt overeen met dat van een havik.

De specialisten op de bijeenkomst zijn het er alle over eens dat de reukzin, gezichtsvermogen en gehoor van T. rex alle uitzonderlijk waren. Hoewel nog een enkele specialist volhoudt dat het dier waarschijnlijk een aaseter was, zijn bijna alle in dino´s gespecialiseerde paleontologen het er nu over eens dat het een jager was. Een jager met zulke uitzonderlijk goede zintuigen dat hij de soortnaam rex (koning) ten volle verdient.

Referenties:
  • Stokstad, E., 2005. Tyrannosaurus rex gets sensitive. Science 310, p. 966-967.

Foto welwillend ter beschikking gesteld door Philip Currie, Royal Tyrell Museum of Palaeontology, Drumheller, Alberta (Canada); tekening (op basis van scans) welwillend ter beschikking gesteld door Larry Witmer , Department of Biomedical Sciences, Ohio University, Athens (Verenigde Staten van Amerika).

648 Modellering van de inslag bij Chesapeake Bay wijst op kleiner hemellichaam
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Astronomie ! Klik hier voor alle artikelen over Structurele geologie, (Plaat)tektoniek & Aardbevingen !


De locatie van de (begraven) inslagkrater (WP)

In het Laat-Eoceen (36-35 miljoen jaar geleden) werd de oostkust van de Verenigde Staten, in de staat Virginia, getroffen door een hemellichaam dat een grote inslagkrater veroorzaakte. Die krater ligt nu overigens begraven onder een ca. 500 m dik sedimentpakket en kan daarom alleen geofysisch en via boringen worden onderzocht. Dergelijk onderzoek heeft echter zijn beperkingen, en veel details betreffende de inslag zijn daarom nog onduidelijk. Dat betreft onder meer de grootte van de bolide, het ondiepe karakter van de cirkelvormige inslagkrater met een doorsnede van (naar aangenomen) zo’n 80-90 km2, het voorkomen van een enorm brecciepakket, en de deformatie van de ondergrond die vrijwel geheel beperkt is tot een kleinere cirkel, overeenkomend met het ‘binnenbekken’ dat door een rug gescheiden wordt van het ‘buitenbekken’ in de krater. Door modelmatig de gevolgen van de inslag te bepalen voor verschillende mogelijkheden, en de uitkomsten te vergelijken met wat er bekend is, hebben twee onderzoekers nu iets meer duidelijkheid gecreëerd.






Ontwikkeling van het gebied sinds de inslag (WP)

Bij de modellering werd uiteraard uitgegaan van wat er over de geologische omstandigheden ten tijde van de inslag bekend is. De diverse gesteentepakketten hebben immers allemaal verschillende eigenschappen, en reageren daarom anders op de inslag. De opbouw van het gebied was ruwweg als volgt: een kristallijne ondergrond met daarover 600-1000 m onverharde sedimenten, waarboven zich nog 200-500 m water bevond. Door de inslag werd een krater met een doorsnede van 80-90 km gevormd waarvan de buitenste ring bestond uit materiaal van de kristallijne ondergrond. Binnen die ring ontstond een zone van ca. 20 km breed die gevuld is met brokstukken die tot een kilometer groot zijn; hierover ligt een dikke breccie van kleinere brokstukken. Ongeveer halverwege de krater is de kristallijne ondergrond sterk opgestuwd, waardoor een soort ringvormige wal is gevormd van 50-200 m hoog. Hierbinnen ligt het hiervoor genoemde ‘binnenbekken’ met sterk vervormde sedimenten; het ‘buitenbekken’ is nauwelijks vervormd.


Dwarsdoorsnede door het gebied met de (begraven) inslagkrater (GC)







Detail van de gemodelleerde deformatie (GC)


Gemodelleerde deformatie als gevolg van de inslag, het meest overeenkomend met de werkelijke structuur (GC)


Uit de modellering blijkt dat de kratervorm sterk is beïnvloed door de diepe waterlaag waarin het hemellichaam terechtkwam. Als hetzelfde hemellichaam de vaste aarde zou hebben getroffen, zou de krater niet 80-90 km in doorsnee zijn geweest, maar ‘slechts’ zo’n 40 km. Dat impliceert ook dat bij de inslag veel minder energie moet zijn vrijgekomen dan tot nu toe werd verondersteld; het zou niettemin zijn gegaan om het equivalent van 2 miljoen ton TNT, zo’n 40.000 keer meer energie dan vrijkwam bij de eruptie in 1980 van Mount St. Helens. Het hemellichaam (nog steeds is niet bekend of het om een asteroïde of om een komeet ging), dat volgens de modellering een diameter moet hebben gehad van zo’n 3,2 km, veroorzaakte een krater die oorspronkelijk zo’n 40 km groot was. De vrijkomende energie en de daarmee samenhangende deformaties van de gesteentepakketten leiden echter daarna tot een krater met een dubbel zo grote diameter.

Referenties:
  • Collins, G.S. & Wünnemann, K., 2005. How big was the Chesapeake Bay impact? Insight from numerical modelling. Geology 33, p. 925-928.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Gareth Collins (GC), Department of Earth Science and Engineering, Imperial College, Londen (Groot-Brittannië) en Wylie Poag (WP), emeritus, United States Geological Survey, Woods Hole, MA (Verenigde Staten van Amerika).

649 Ontwikkeling van voortbewegen met poten in nieuw daglicht
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Omstreeks 364 miljoen jaar geleden veroverden op (in principe) vier poten lopende dieren het land. Deze zogeheten tetrapoden evolueerden uit de vissen; de meest aan de tetrapoden verwante bekende fossiele vis is Panderichthys. Deze soort kan daarom informatie verschaffen over de evolutie van de vinnen naar poten. Over de evolutie van borstvin naar voorpoot (met alles wat daarmee te maken heeft, zoals de ontwikkeling van een schoudergordel) was op basis van fossiele vondsten al het een en ander bekend (de borstvinnen en schoudergordel van Panderichthys zijn typisch tussenvormen tussen die van vissen en tetrapoden), maar voor de ontwikkeling van de aarsvin naar de achterpoot gold dat niet, wegens gebrek aan fossiel materiaal. Analyse van een exemplaar van Panderichthys rhomolepis dat in 1972 werd ontdekt in Letland heeft ook daarin nu meer licht gebracht.


Fossiel exemplaar van Panderichthys rhombolepis met hoofd (h), lichaam (b) en (in roodbruin) de bekkengordel en aarsvin

Juist de overgang van aarsvinnen naar achterpoten is echter van groot belang voor het inzicht in de evolutie van de voortbeweging op poten, want alle huidige tetrapoden hebben als het ware achterpootaandrijving: de achterpoten verschaffen het overgrote deel van de kracht om te lopen of te rennen. Daarom werd tot nu toe gedacht dat dit ook bij de vroegste tetrapoden het geval was. Dat blijkt nu niet het geval te zijn.


Reconstructie van Panderichthys rhombolepis op basis van (in grijs) de fossiel bewaard gebleven delen)

Uit het onderzochte exemplaar blijkt dat de aarsvinnen van Panderichthys veel kleiner waren dan zijn borstvinnen. Die borstvinnen moeten dus, bij voortbeweging op het land (of in ondiepe plassen), het grootste deel van het gewicht van het dier hebben gedragen. Het moet bij dit dier dus om ‘voorpootaandrijving’ zijn gegaan. Dat betekent overigens niet dat de achterpoten geen functie bij de voortbeweging hadden. Volgens de onderzoekster wijst het skelet in de aarsvinnen/achterpoten van Panderichthys erop dat deze vinnen/poten vooral dienden om het dier in de grond te ‘verankeren’ bij de beweging van het voorste gedeelte van het lichaam. Die voortbeweging zou dan ook te vergelijken zijn met die van sommige vissen die hun lichaam uitrekken en weer samentrekken, en tegelijk bewegingen van links naar rechts maken. Daarbij is een goede verankering van het achterlichaam zeer behulpzaam.


Reconstructie van het skelet in de aarsvin. Schaalbalk 1 cm.

Pas bij latere dieren, zoals Acantostega, werden de achterste ledematen het belangrijkste voor de voortbeweging op het land.

Referenties:
  • Boisvert, C.A., 2005. The pelvic fin and girdler of Panderichthys and the origin of tetrapod locomotion. Nature 438, p. 1145-1147.

Figuren welwillend ter beschikking gesteld door Catherine Boisvert, Department of Physiology and Developmental Biology, Uppsala University, Uppsala (Zweden).

650 Raadselachtige groei van dinosoort
Auteur: prof. dr. A.J. (Tom) van Loon

Klik hier voor alle artikelen over Biologie & Evolutie ! Klik hier voor alle artikelen over (Dino)sauriers ! Klik hier voor alle artikelen over Paleontologie, Fossielen & Uitstervingen !

Dinosauriërs groeiden snel. Dat gold echter niet altijd voor de soort Plateosaurus engelhardti, die ongeveer 200 miljoen jaar geleden (Laat-Trias) in centraal Europa leefde en daar betrekkelijk veelvuldig voorkwam (het is de meest voorkomende dinosauriër uit zuidwest Duitsland). Deze soort werd ongeveer 10 m lang en bereikte een gewicht van enkele tonnen, maar daarvoor had niet ieder individu even veel tijd nodig.


Botten van Plateosaurus tijdens de opgraving

Dinosauriërs vertoonden, voor zover bekend, een gestage groei. Voor iedere soort hoorde een bepaalde grootte bij een bepaalde leeftijd. Dat is niet bij alle dieren zo: reptielen zoals krokodillen en schildpadden, bijvoorbeeld, vertonen een groeisnelheid die afhangt van de omstandigheden. Zijn die gunstig (veel voedsel, goed klimaat), dan groeien ze snel; bij minder gunstige omstandigheden groeien ze langzaam. Merkwaardig genoeg lijkt Plateosaurus, als uitzondering bij de dino’s, een soortgelijk groeigedrag te hebben vertoond.


Een volledig skelet van Plateosaurus


Martin Sander bij onderzoek van een Plateosaurus-bot


Een en ander blijkt uit het onderzoek van botten van deze soort, die behoort tot het taxon van de prosauropoden, de groep waaruit later de zeer grote soorten dino’s voortkwamen. De botten vertonen, net als bij andere dino’s, groeiringen. Waar die ringen bij andere dino’s een regelmatig patroon vormen, is dat bij P. engelhardti echter niet het geval. Daar komen tussen de relatief brede (normale) jaarringen ook veel dunnere jaarringen voor, precies zoals dat het geval is bij reptielen die een moeilijk jaar meemaken. Omdat de omstandigheden van jaar tot jaar - en van plaats tot plaats - varieerden, groeiden de diverse individuen heel verschillend. Zo vonden de onderzoekers dat sommige exemplaren al na 12 jaar de grootte van een volwassen exemplaar hadden bereikt, terwijl andere bij een leeftijd van 27 jaar (oudere exemplaren hebben de onderzoekers niet bestudeerd) nog in hun groeifase zaten. Soms bleven individuen zelfs klein: enkele exemplaren van minder dan 5 m lang vertoonden verder al alle kenmerken van volwassenheid.


Gepolijste doorsnede van een Plateosaurus-bot met duidelijke groeiringen

De onregelmatige groei van P. engelhardti is des te verwonderlijker omdat zijn meest nabije verwanten een ‘gewone’, regelmatige groei vertoonden. Het kan ook niet zijn dat P. engelhardti een reptielachtige, onregelmatige groei vertoonde omdat hij nog dichter bij de reptielen stond dan andere dino’s, want ook zijn evolutionaire voorgangers vertonen al de regelmatige dinogroei. Het blijft vooralsnog een raadsel. Het is moeilijk om aan te nemen dat dino’s (zoals nu vrij algemeen wordt aangenomen) warmbloedig waren (en dus stierven bij te lage temperatuur of onvoldoende voedsel) terwijl P. engelhardti koudbloedig zou zijn geweest (en ongunstige omstandigheden dus, net als reptielen, beter kon overleven). De onderzoekers opperen dat de stamboom van de dino’s wellicht anders is dan tot nu toe wordt aangenomen, en dat daarin een oplossing voor deze merkwaardige ontdekking moet worden gezocht.bij opgraving: Botten van Plateosaurus tijdens de opgraving.

Referenties:
  • Gramling, C., 2005. How fast does your dinosaur grow? Science 310, p. 1751.
  • Sander, M. & Klein, N., 2005. Developmental plasticity in the life history of a prosauropod dinosaur. Science 310, p. 1800-1802.

Foto’s welwillend ter beschikking gesteld door Martin Sander, Institut für Paläontologie, Universität Bonn, Bonn (Duitsland).


Copyright © NGV 1999-2017
webmaster@geologischevereniging.nl