Wetenschappers hebben misschien eindelijk het raadsel van de kleine wapens van de Tyrannosaurus rex opgelost, die altijd opvielen als het vreemdste kenmerk van de machtigste dinosaurussen, wat aanleiding gaf tot grappen en een debat van meer dan een eeuw over hun doel en de evolutionaire geschiedenis.
Met een lengte van ongeveer een meter waren de armen van T. rex minder dan een derde van de lengte van de benen van de dinosaurus en zagen ze er merkbaar onevenredig uit in een lichaam dat bij grotere volwassenen meer dan 12 meter kon overspannen.
T. rex was een van de vele vleesetende dinosaurussen met kleine armen, en door de jaren heen hebben wetenschappers theorieën bedacht over de functie van de voorpoten, waaronder het vasthouden of vastpinnen van prooien en het imponeren van potentiële partners tijdens verkering. Recentere studies hebben gesuggereerd dat de armen kleiner zijn geworden om het risico te verkleinen dat ze worden gebeten tijdens voedingswaanzin, terwijl een al lang bestaande theorie is dat ze eenvoudigweg rudimentair zijn: ze hadden geen praktisch doel en krompen daarom. Maar een consensus ontbreekt.
Nu een nieuwe studie gepubliceerd op 20 mei in het tijdschrift Proceedings of the Royal Society B wil het debat voor eens en voor altijd beslechten. Op basis van een analyse van 85 soorten dinosaurussen concludeerde het onderzoek dat kleine armen een evolutionaire wisselwerking waren, veroorzaakt doordat een ander lichaamsdeel steeds groter werd en hulpbronnen in beslag nam: de schedel.
“Als je een dinosaurus bent met een heel sterk samengestelde schedel, is de kans groot dat je hele kleine voorpoten hebt”, zegt Charlie Roger Scherer, een doctoraalstudent aan de afdeling Aardwetenschappen van het University College London en hoofdauteur van het onderzoek. “En het maakt niet echt uit hoe groot je bent – je zou 1 ton in gewicht kunnen zijn, of 10 ton in gewicht. Als je een sterke schedel hebt, zul je relatief kleine armen hebben.”
De reden hiervoor is dat “de evolutie er niet van houdt om alles in één keer te hebben”, zoals Scherer het uitdrukte, omdat zij de neiging heeft om het één boven het ander te stellen. “Als je je wilt concentreren op het gebruik van je hoofd om grote prooien neer te halen, wil je niet echt veel moeite doen om je armen lang en met klauwen te houden, omdat je dat waarschijnlijk niet echt nodig zult hebben, dus de evolutie zegt een beetje: ‘We hebben de armen niet meer nodig, dus laten we ze verkleinen en meer energie steken in het sterk houden van de schedel en dat als het belangrijkste wapen gebruiken.'”
Vorig onderzoek suggereerde al een verband tussen krimpende voorpoten en groeiende schedels bij vleesetende dinosaurussen, maar de nieuwe studie is volgens Scherer de eerste die deze trend bij vijf verschillende groepen dinosaurussen identificeert en statistische ondersteuning aan de theorie toevoegt.
Om tot hun conclusie te komen hebben onderzoekers de voorpoten en de schedelbeenderen van 85 dinosaurussoorten gemeten, waarbij ze zowel fossielen als gegevens uit bestaande wetenschappelijke literatuur gebruikten.
Ze bedachten ook een nieuwe manier om de sterkte van de schedel te kwantificeren, waarbij ze keken naar factoren zoals de totale grootte, hoe de botten in elkaar passen en de bijtkracht. Hierdoor konden ze elke schedel op een schaal rangschikken. Het is niet verrassend dat T. rex de hoogste score scoorde, gevolgd door Tyrannotitan, een andere enorme vleeseter die leefde in wat nu Argentinië is tijdens het vroege Krijt, of ongeveer 30 miljoen jaar vóór T. rex.
Behalve bij de tyrannosauriden, de groep waartoe T. rex en zijn neven behoren, vonden onderzoekers de correlatie tussen grote, sterke schedels en kleine voorpoten bij vier andere dinosaurusgroepen – ceratosauriden, megalosauriden, abelisauriden en carcharodontosauriden – allemaal grote tweevoetige carnivoren. De geïdentificeerde soorten leefden over de hele wereld vanaf het begin van het dinosaurustijdperk, het Trias, tot het einde van het Krijt, toen een grote asteroïde-inslag de meeste niet-aviaire dinosaurussen wegvaagde – een tijdsbestek van ongeveer 180 miljoen jaar.
De nieuwe analyse suggereert dat krimpende ledematen geen toevalstreffer waren, maar een evolutionair kenmerk dat gedurende een langere periode bij verschillende, niet-verwante soorten voorkwam. Het proces van krimpen was verschillend tussen de groepen, waarbij sommige dinosauriërs eerst de grootte van de vingers verkleinden, terwijl anderen prioriteit gaven aan het inkorten van de onderarm.
“Er zit altijd een gemeenschappelijke oorzaak achter,” zei Scherer, “en dat is dat ze allemaal op dieren jaagden die wat meer kracht nodig hadden om neer te halen, en daarom ontwikkelden ze die zeer sterke schedel.”
Naarmate hun prooi groter werd, verhoogden deze dieren de lat door hun primaire wapen groter en krachtiger te maken, waardoor hulpbronnen uit de armen en klauwen werden gehaald. “Alles werd met het hoofd naar voren benaderd, dus het hoofd kwam precies in contact met de prooi,” zei Scherer, “en dat was de gemakkelijkste manier om ze neer te halen, in plaats van rond te springen of met klauwen te vechten.”
De armen waren volgens Scherer echter niet geheel nutteloos. ‘Ze hadden duidelijk een bepaalde functie, anders zouden ze ze niet hebben’, zei hij. “Wat die functie precies is weet ik niet, maar hopelijk kunnen we daar met wat meer werk achter komen.”
De kleine armen van T. rex zijn bekend, maar buiten de paleontologie zijn misschien niet veel mensen zich ervan bewust dat kleine voorpoten ook bij andere dinosauriërs veel voorkwamen, aldus Stephan Lautenschlager, een paleontoloog van gewervelde dieren en hoofddocent paleobiologie aan de Engelse Universiteit van Birmingham. Hij was niet bij het onderzoek betrokken.
“Bij dieren is het investeren van energie in de groei van verschillende organen en delen van het skelet erg kostbaar. Als sommige organen, zoals de voorpoten, een kleinere rol spelen, kan het voordeliger zijn om de omvang hiervan te verkleinen en in andere organen te investeren”, schreef Lautenschlager in een e-mail. “Grote theropoden zoals T. rex volgden de meest efficiënte strategie door voornamelijk te investeren in bijtkracht en sterke kaken.” Grote herbivoren volgden dit voorbeeld niet en behielden hun lange armen, voegde hij eraan toe, mogelijk omdat deze ledematen belangrijk waren om de vegetatie vast te pakken en in sommige gevallen ook om zich tegen roofdieren te verdedigen.
T. rex was eigenlijk een gigantische landhaai die al zijn werk deed met zijn enorme kop, zei Steve Brusatte, hoogleraar paleontologie en evolutie aan de Schotse Universiteit van Edinburgh, die ook niet aan het onderzoek deelnam.
“Als we kijken naar de loop van de evolutie van tyrannosaurussen, zien we dat de hoofden groter worden naarmate de armen kleiner worden, dus er was een soort wisselwerking, waarbij de hoofden de functies overnamen die ooit door de armen werden uitgevoerd, zoals het grijpen en doden van prooien,” schreef Brusatte in een e-mail.
“En het lijkt erop dat een vergelijkbare trend zich voordeed bij andere gigantische vleesetende dinosaurussen, dus het was een terugkerend thema in de evolutie van de dinosauriërs: de grote roofdieren vergrootten zichzelf, lieten hun lichaam opzwellen, lieten hun hoofden tot enorme afmetingen opzwellen en lieten hun armen wegkwijnen,” voegde hij eraan toe.
Andre Rowe, een paleobioloog en senior onderzoeksmedewerker aan de Engelse Universiteit van Bristol, was het ermee eens dat de meest interessante bevinding van het onderzoek is hoe wijdverbreid de trend van de kleine voorpoten was.
“Tyrannosauriërs krijgen normaal gesproken alle aandacht, maar sommige groepen, zoals de abelisauriërs, ontwikkelden zelfs nog kleinere armen in verhouding tot hun lichaamsgrootte”, zegt Rowe, die niet bij het onderzoek betrokken was, in een e-mail.
“Wat dit vooral fascinerend maakt, is dat niet alle roofzuchtige dinosaurussen hetzelfde pad volgden. Sommige geslachten behielden grote functionele abelisaurusarmen, terwijl andere enorme hoofden en kleine voorpoten ontwikkelden”, voegde hij eraan toe.
“Deze studie laat zien hoe divers en evolutionair innovatief dinosaurussen werkelijk waren,” zegt Rowe. “Ze ontwikkelden herhaaldelijk heel verschillende oplossingen voor dezelfde ecologische uitdagingen, wat een van de redenen is dat ze zo fascinerend blijven voor zowel wetenschappers als het publiek.”
