Fossielen onthullen de kop van ‘s werelds grootste bekende geleedpotige, zegt onderzoek

Meld u aan voor de wetenschapsnieuwsbrief Wonder Theory van CNN. Verken het universum met nieuws over fascinerende ontdekkingen, wetenschappelijke ontwikkelingen en meer.

CNN
—

Bijna twee eeuwen lang hebben wetenschappers geprobeerd een blijvend mysterie op te lossen over een gigantisch duizendpootachtig dier genaamd Arthropleura, dat meer dan 300 miljoen jaar geleden zijn vele poten gebruikte om door de aarde te zwerven.

Nu hebben twee goed bewaarde fossielen van het wezen, opgegraven in Frankrijk, eindelijk onthuld hoe het hoofd van Arthropleura eruit zag, wat inzicht geeft in hoe de gigantische geleedpotige leefde.

Tegenwoordig zijn geleedpotigen een groep die insecten, schaaldieren, spinachtigen zoals spinnen en hun verwanten omvat – en de uitgestorven Arthropleura is nog steeds de grootste bekende geleedpotige die ooit op aarde heeft geleefd.

Wetenschappers in Groot-Brittannië vonden voor het eerst fossielen van Arthropleura in 1854, waarbij sommige volwassen exemplaren 2,6 meter lang werden. Maar geen van de fossielen bevatte een kop, wat onderzoekers zou helpen de belangrijkste details over het wezen vast te stellen, zoals of het een roofdier was dat leek op duizendpoten of een dier dat zich alleen maar voedde met rottend organisch materiaal zoals duizendpoten.

In een zoektocht naar het eerste volledige hoofd voerden onderzoekers een analyse uit van Arthropleura-fossielen van twee jonge individuen die in de jaren zeventig in Frankrijk waren ontdekt. De bevindingen werden op 9 oktober in het tijdschrift gepubliceerd Wetenschappelijke vooruitgang.

Het vreemde verhaal van Arthropleura kreeg een nieuwe wending toen het onderzoeksteam de fossielen scande, die nog steeds in steen gevangen zitten.

De kop van elk dier vertoont kenmerken van zowel duizendpoten als duizendpoten, wat erop wijst dat de twee soorten geleedpotigen nauwer verwant zijn dan eerder werd aangenomen, aldus de auteurs van het onderzoek.

“Door in dit onderzoek de best beschikbare gegevens van honderden genen van levende soorten te combineren, naast de fysieke kenmerken die ons in staat stellen fossielen zoals Arthropleura op evolutionaire bomen te plaatsen, zijn we erin geslaagd deze cirkel vierkant te maken. Duizendpoten en duizendpoten zijn eigenlijk elkaars nauwste verwanten”, zegt co-auteur en paleontoloog Dr. Greg Edgecombe, een expert op het gebied van oude ongewervelde dieren in het Londense Natural History Museum, in een verklaring.

Uit de fossielen en loopvlakachtige sporen die Arthropleura achterliet, hebben wetenschappers vastgesteld dat het enorme wezen tussen 290 miljoen en 346 miljoen jaar geleden leefde in wat nu Noord-Amerika en Europa is – en dat het slechts een van de vele reuzen was die over de planeet zwierven.

Een overvloed aan zuurstof uit de lucht zorgde ervoor dat wezens zoals schorpioenen en nu uitgestorven libelachtige insecten, griffioenen genaamd, enorme afmetingen bereikten die hun moderne tegenhangers in de schaduw stellen, aldus de auteurs van het onderzoek. Maar Arthropleura viel nog steeds op en bereikte ongeveer dezelfde lengte als moderne alligators, zei hoofdonderzoeksauteur Mickaël Lhéritier.

Lhéritier promoveert op oude myriapoden, een groep geleedpotigen waartoe ook duizendpoten en duizendpoten behoren, aan de Franse Claude Bernard Universiteit Lyon 1 om te begrijpen hoe geleedpotigen zich miljoenen jaren geleden aanpasten aan het leven op het land.

Toen de dieren eenmaal stierven en na verloop van tijd bedolven raakten in lagen sediment, werden sommigen van hen begraven in een mineraal dat bekend staat als sideriet, dat stolde en een knobbel rond de overblijfselen vormde. Door in steen te worden ingekapseld, konden zelfs de meest delicate aspecten van de gefossiliseerde wezens behouden blijven.

Dergelijke knobbeltjes werden voor het eerst opgemerkt in een kolenmijn in Montceau-les-Mines, Frankrijk, in de jaren zeventig en werden vervolgens overgebracht naar Franse museumcollecties.

“Traditioneel splitsten we de knobbeltjes open en maakten we afgietsels van de exemplaren,” zei Edgecombe. “Tegenwoordig kunnen we ze onderzoeken met scans. We gebruikten een combinatie van microCT (micro-computertomografie) en synchrotronbeelden om de Arthropleura binnenin te onderzoeken, waardoor de fijne details van zijn anatomie zichtbaar werden.”

De 3D-scans onthulden twee bijna complete exemplaren van Arthropleura die 300 miljoen jaar geleden leefden. Beide gefossiliseerde dieren hadden nog steeds het grootste deel van hun poten, en een van hen had een volledige kop, inclusief antennes, ogen, onderkaken en het bijbehorende voedingsapparaat – het eerste Arthropleura-hoofd ooit gedocumenteerd, zei Lhéritier.

Het team was verrast toen ze ontdekten dat Arthrorpleura lichaamskenmerken had die je ook bij moderne duizendpoten ziet, zoals twee paar poten per lichaamssegment, evenals de kopkenmerken van vroege duizendpoten, zoals de positionering van de onderkaken en de vorm van het voedingsapparaat. Het wezen had ook gesteelde ogen, zoals schaaldieren, zei Lhéritier.

De ontdekking helpt onderzoekers niet alleen beter te begrijpen hoe Arthropleura eruit zag, maar legt ook een nauwere evolutionaire verbinding tussen moderne duizendpoten en duizendpoten.

Eerder dachten wetenschappers dat de twee geleedpotigen een verder verwijderde relatie hadden, maar de afgelopen jaren hebben genetische studies aangetoond dat duizendpoten en duizendpoten nauwer verwant waren.

“Dit nieuwe scenario werd bekritiseerd vanwege het feit dat er geen ‘fossiel’ of anatomisch argument was om deze groepering te verdedigen, maar onze nieuwe bevindingen over Arthropleura, die kenmerken van beide groepen combineren, lijken dit nieuwe scenario te bevestigen,” schreef Lhéritier in een artikel. e-mail.

Onderzoekers geloven dat de twee Arthropleura-fossielen van jonge exemplaren waren, omdat ze slechts 25 millimeter en 40 millimeter lang zijn.

Onderzoek naar Arthropleura-exemplaren heeft aangetoond dat de dieren variëren in het aantal lichaamssegmenten dat ze hebben, vergelijkbaar met de meeste duizendpoten die lichaamssegmenten toevoegen totdat ze een vast maximum bereiken. Maar volgens de auteurs van het onderzoek hebben duizendpoten al hun lichaamssegmenten al bij de geboorte op hun plaats.

Deze bevinding suggereert dat Arthropleura de pieksegmentatie bereikte als volwassene, in plaats van bij de geboorte. Maar de onderzoekers zijn benieuwd of ze echte juveniele exemplaren hebben gevonden, of een voorheen onbekende kleinere soort, evenals de groeisnelheid in de loop van de tijd voor zo’n dier.

“Tracks die elders in Montceau-les-Mines zijn gevonden, suggereren dat deze Arthropleura op hun langst waarschijnlijk ongeveer 40 centimeter lang waren,” zei Edgecombe. “Hoewel er niets is dat zegt dat ze niet groter zouden kunnen zijn, hebben we daar momenteel geen enkel bewijs voor.”

Wat Arthropleura at en andere mysteries

Nu onderzoekers een compleet Arthropleura-hoofd hebben blootgelegd, hopen ze dat de ontdekking hen kan helpen andere raadsels over het gigantische dier op te lossen, inclusief wat het at en hoe het ademde. Maar er zullen andere fossielen moeten worden gevonden die aanvullende aspecten van het lichaam van de geleedpotige behouden, inclusief het hoofd van een volwassene.

“Hoewel de definitieve darminhoud nog moet worden gevonden, dragen andere details van deze fossielen bij aan het debat over het dieet van Arthropleura,” zei Edgecombe. “Ze hebben geen giftanden of poten (gespecialiseerd) om prooien te vangen, wat erop wijst dat het waarschijnlijk geen roofdier was. Omdat zijn poten beter geschikt zijn voor langzame bewegingen, leken ze waarschijnlijk meer op de afvaletende duizendpoten die vandaag de dag leven.”

Lhéritier, die een andere groep oude duizendpotigen bestudeert die mogelijk amfibisch waren, zei dat hij nieuwsgierig is naar de gesteelde ogen van Arthropleura.

“Tegenwoordig zijn gesteelde ogen een typisch kenmerk van in het water levende geleedpotigen zoals krabben en garnalen,” zei hij. ‘Zou dit kunnen betekenen dat Arthropleura amfibisch kan zijn geweest? Om dit te beantwoorden, moeten we het ademhalingssysteem van Arthropleura vinden. Het vinden van deze organen kan ons helpen (begrijpen) de link van Arthropleura met water. Kieuwen zoals schaaldieren zouden een levensstijl in het water/amfibie betekenen, terwijl luchtpijpen (zoals insecten of andere duizendpoten) of longen (zoals spinnen) een levensstijl op het land zouden betekenen.”

Maar door te ontrafelen hoe het hoofd van Arthropleura eruit ziet, wordt een belangrijk mysterie opgelost, zegt James C. Lamsdell, universitair hoofddocent geologie aan de West Virginia University in een gerelateerd artikel dat verscheen in Science Advances. Lamsdell was niet betrokken bij het nieuwe onderzoek.

“(Deze) opmerkelijke bevindingen, gebaseerd op twee bijna complete jonge individuen, bieden een nieuwe kijk op deze raadselachtige geleedpotige”, schreef Lamsdell.

“(D)e meest opwindende ontdekking komt van de hoofden van de exemplaren die een mozaïek van duizendpoot- en duizendpootkenmerken dragen. … Nu het mysterie van de affiniteiten van de grootste bekende geleedpotige tot rust is gebracht, kan het werk van het reconstrueren van de levensgeschiedenis van dit uitzonderlijke wezen eindelijk beginnen.’