Fehlender Link entdeckt: Neue Forschung beleuchtet, wie Dinosaurier zu Giganten wurden.

Knochenhohlräume, bekannt als Luftsäcke, entstanden bei Vorfahren von langhalsigen Dinosauriern vor etwa 225 Millionen Jahren, wie durch ein in Rio Grande do Sul, Südbrasilien, ausgegrabenes Exemplar belegt wird. Die Forschung zeigt auch, dass sich Luftsäcke nicht so linear entwickelt haben, wie Wissenschaftler glauben. Quelle: Márcio L. Castro

Das fehlende Bindeglied wurde gerade gefunden und schließt die Lücke zwischen den frühesten Dinosauriern, die in ihrer Größe stark variierten, von wenigen Zentimetern bis zu einer maximalen Größe von 3 Metern, und den neueren Riesen, die mehr als doppelt so lang wie ein Bus sein können und eine große Anziehungskraft auf die populäre Vorstellung haben.

Macrocollum itaquii, der in der Region Agudo im Bundesstaat Rio Grande do Sul in Südbrasilien entdeckt wurde und 225 Millionen Jahre alt ist, ist der älteste bekannte Dinosaurier, der als Luftsäcke bezeichnete Strukturen hatte.

Diese Knochenhohlräume, die auch bei heutigen Vögeln vorhanden sind, ermöglichten es Dinosauriern, mehr Sauerstoff aufzunehmen, ihre Körper kühl zu halten und den harten Bedingungen ihrer Zeit standzuhalten. Sie halfen auch einigen, zu Riesen zu werden: zum Beispiel Tyrannosaurus rex und Brachiosaurus.

Ein Artikel über die Studie, die zu dieser Entdeckung führte, wurde in der Zeitschrift Anatomical Record veröffentlicht. Zwei der Autoren sind Forscher, die von FAPESP an der staatlichen Universität Campinas (UNICAMP) im Bundesstaat São Paulo unterstützt werden.

"Die Luftsäcke machten ihre Knochen weniger dicht und ermöglichten es ihnen, eine Länge von über 30 Metern zu erreichen", sagte Tito Aureliano, Erstautor des Artikels. Die Studie wurde im Rahmen seiner Promotion am Institut für Geowissenschaften (IG-UNICAMP) durchgeführt.

"M. itaquii war der größte Dinosaurier seiner Zeit mit einer Länge von etwa 3 Metern. Ein paar Millionen Jahre zuvor waren die größten Dinosaurier etwa 1 Meter lang. Luftsäcke haben sicherlich dazu beigetragen, diese Größenzunahme zu ermöglichen", fügte Aureliano hinzu.

Die Studie war ein Teil des Projekts "Taphonomische Landschaften", das von FAPESP finanziert wurde. Taphonomie ist die Erforschung des Zerfalls und der Fossilisierung oder Konservierung von Organismen im paläontologischen Rekord.

Die Hauptermittlerin für dieses Projekt war Fresia Ricardi-Branco, die vorletzte Autorin des Artikels und Professorin am IG-UNICAMP.

"Dies war einer der ersten Dinosaurier, der in der Trias-Periode die Erde bewanderte", sagte sie. "Die Anpassung der Luftsäcke ermöglichte es ihm, in dieser Periode und später, in der Jurazeit und Kreidezeit zu wachsen und den Klimabedingungen standzuhalten. Luftsäcke gaben Dinosauriern einen evolutionären Vorteil gegenüber anderen Gruppen wie Säugetieren und ermöglichten ihnen eine schnellere Diversifizierung."

In einer früheren Studie zeigte die Gruppe, dass die bisher gefundenen frühesten Fossilien keine Luftsäcke hatten und nahm dies als Zeichen dafür, dass sich diese Eigenschaft mindestens drei Mal unabhängig voneinander entwickelt hat.

M. itaquii war ein Zweibeiner, ein Sauropodomorph und ein Vorfahre der riesigen Vierbeiner mit kleinem Kopf und einem Hals, der mindestens so lang wie der Rumpf war.

Nichtlineare Evolution

Bis Luftsäcke in M. itaquii entdeckt wurden, bestanden diese Wirbelhöhlen entweder aus kammerartigem oder spongiösem Gewebe, wobei ersteres auf Hohlräume hinweist, die durch Mikrotomographie beobachtet wurden, und letzteres auf schwammiges Knochengewebe. Laut den Autoren fanden sie in diesem Fall "interne pneumatische Kammern", die "weder kammerartig noch spongiös, sondern ein neuer Gewebetyp mit einer intermediären Struktur" sind. Sie schlagen vor, die neuen Strukturen "Protokamerate" zu nennen, da sie "nicht groß genug sind, um als Camerae betrachtet zu werden, aber intern ein kammerartiges Array aufweisen".

"Die bislang am weitesten verbreitete Hypothese war, dass die Luftsäcke als Camerae begannen und sich zu Camellae entwickelten. Unser Vorschlag basiert auf dem, was wir bei diesem Exemplar beobachtet haben, dass diese andere Form zuerst vorhanden war", sagte Aureliano.

Die Wirbel, in denen die Luftsäcke gefunden wurden, veränderten auch das, was über die Entwicklung dieser Strukturen bekannt war. Basierend auf den zuvor analysierten Fossilien hatten andere Forschungsgruppen vorgeschlagen, dass Luftsäcke zuerst im Bauchbereich auftraten und erst im frühen Jura (vor 190 Millionen Jahren), lange nach der Zeit, in der M. itaquii lebte, im Halsbereich auftraten. Hier fanden die Autoren jedoch klare Hinweise auf Luftsäcke im Hals- und Rückenbereich, ohne Anzeichen für die Strukturen im Bauchbereich.

"Es ist, als ob die Evolution verschiedene Experimente durchgeführt hätte, bis sie zu dem endgültigen System gelangte, bei dem Luftsäcke vom Halsbereich bis zum Schwanz verlaufen. Es war kein linearer Prozess", sagte Aureliano.