Je leest:

Prehistorische planteneter had een modern loopje

Prehistorische planteneter had een modern loopje

Auteurs: en | 18 januari 2019
Alessandro Crespi (EPFL Lausanne)

Met een robot en computermodellen hebben wetenschappers ontdekt dat een prehistorische planteneter liep zoals een kaaiman. Het is een verrassend modern loopje voor zo’n vroege aardbewoner.

Het is een stokoude levensvorm en toch liep de Orobates pabsti als veel moderne landdieren, hoog op de poten. De planteneter liet daarmee al veel vroeger dan gedacht de wat primitieve ‘waggel’ van veel amfibieën achter zich. Dat blijkt uit gedetailleerd onderzoek naar 290 miljoen jaar oude fossiele voetafdrukken en het fossiel van het dier.

Het beest liep al op aarde rond in het Perm (het tijdperk van 298 tot 252 miljoen jaar geleden), lang voordat er überhaupt dinosauriërs waren. Dat lopen was voor gewervelde dieren ook nog een relatief nieuwe bezigheid. In die tijd waren looptechnieken sterk onderhevig aan evolutionaire veranderingen. Onderzoek van een team van Duitse en Zwitserse wetenschappers wijst er nu op dat de poten van Orobates waarschijnlijk wat rechter onder zijn lijf stonden dan gedacht. Het gaf hem een meer opgerichte houding, waarmee hij meer snelheid kon maken en energie bespaarde.

De wetenschappers komen tot die conclusie door fossiele resten van het beest te analyseren met computermodellen en een looprobot. De resultaten zijn deze week in het wetenschappelijk tijdschrift Nature gepubliceerd.

Looppasjes uit de computer

Impressie van de prehistorische planteneter Orobates pabsti.

De enkele fossiele skeletten die van de Orobates zijn gevonden deden wetenschappers vermoeden dat het dier een wijdbeense lichaamshouding had. Het bovenste deel van de ledematen stond daarbij horizontaal, het onderste deel verticaal. Alsof hij in een permanente push-up-positie staat. Deze stand van de poten zie je bijvoorbeeld bij hagedissen en salamanders, die met hun buik dicht bij de grond staan. De ‘waggel’ die dit oplevert is niet zo’n efficiënte manier van bewegen.

In evolutionair opzicht is de Orobates interessant omdat het een voorouder is van de zogenoemde amnioten, waaruit later ook de zoogdieren ontstonden. Het is dus ook een, waarschijnlijk indirecte, voorouder van de mens. Maar achterhalen hoe deze verre familie van ons evolueerde is niet makkelijk. De vorm van een skelet is niet direct gekoppeld aan de manier van bewegen. Een skelet kan op verschillende manieren bewegen.

Wetenschappers van onder andere de Humboldt Universität in Berlijn scanden het fossiel van de Orobates en gingen aan de wandel met een driedimensionaal model van het skelet. Ze rekenden uit bij welke bewegingen de botten het minst botsen, welke tred het meest gebalanceerd en energiezuinig was. Dit computermodel vergeleek die beweging met bekende loopbewegingen van bestaande viervoeters: de salamander, een hagedisachtige, een leguaanachtige en de kaaiman.

De robot waarmee de wandel van de Orobates pabsti werd getest.

Tot slot werden de posities van pootafdrukken in het computermodel gestopt, en mocht een heuse ‘OroBOT’, een robot met de vorm van het prehistorische dier, de pasjes nadoen die de computer voor hem had uitgerekend. Op filmpjes is te zien hoe de OroBOT langzaam door het Zwitserse lab schrijdt, en dat heeft dus wat weg van de pas van een kaaiman.

Het land op

Die rechtere houding tijdens het lopen is altijd geassocieerd met de amnioten, viervoetige dieren die afstammen van de amfibieën. Onder de amnioten vallen de reptielen, vogels en zoogdieren. Waar amfibieën net als vissen water nodig hebben om zich voort te planten, omzeilen amnioten dat door eieren te leggen waar een vliesje (een amnion) omheen zit. Deze eieren drogen niet uit, waardoor dieren op het land konden gaan leven.

Sporen van de prehistorische planteneter Orobates pabsti.
Sebastian Voigt (Urweltmuseum Geoskop Thallichtenberg)

Orobates pabsti was een belangrijke soort in de evolutie van de amnioten. Afstammend van de amfibieën stond hij aan de basis van de ontwikkeling van diersoorten met dat eiervliesje. Het feit dat hij zo efficiënt liep, geeft aan dat dat moderne loopje kennelijk al bestond vóór de grote bups van amnioten zich ontwikkelde.

De primitieve wijdbeense loophouding, waarvan eerst verwacht werd dat Orobates die had, heeft best wat nadelen, zegt paleontoloog Anne Schulp, werkzaam bij Naturalis en Universiteit Utrecht. “Energetisch is het bijvoorbeeld een uitdaging, maar zo is de evolutie van lopen op het land nu eenmaal begonnen.” Schulp is zeer te spreken over de uitgebreide analyse. “De combinatie van biomechanische modellen en zelfs een echte robot met de bijbehorende energetische overwegingen, om te kijken of het allemaal past bij de gevonden voetsporen, dat zie je niet vaak. De onderzoekers brengen zo een uitgestorven viervoeter uit het Perm een klein beetje tot leven.”

Evolutie van gewervelden

Het evolutionaire pad van gewervelde dieren – die met een ruggengraat – staat bol van de opvallende gebeurtenissen. 500 miljoen jaar geleden ontstonden vinnen. Daarvoor waren dieren gewoon een soort buisjes die in zee dreven. Op een gegeven moment, tussen 390 en 360 miljoen jaar geleden, werden die vinnen poten. Visachtige voorouders transformeerden tot dieren die op het land konden lopen. Die eerste viervoeters waaierden daarna uit tot allerlei grote groepen dieren: amfibieën, zoogdieren, reptielen en vogels. Door de voortbeweging van uitgestorven soorten te onderzoeken, proberen wetenschappers deze sprongen in de evolutie van gewervelden helder te krijgen. De plantenetende viervoeter Orobates pabsti geeft door de manier waarop hij bewoog een belangrijke fase weer in de evolutie van amnioten (vogels, reptielen en zoogdieren).

Fysiek model

Uitgelicht door de redactie

Biologie
Zelfmoordsysteem van tuberculose in beeld

Geowetenschappen
Hoe eindigde het dinotijdperk?

Neurowetenschappen
Computer zet hersensignalen om in spraak

Auke IJspeert, professor biorobotica van de École polytechnique fédérale de Lausanne in Zwitserland was betrokken bij het onderzoek en is een van de bouwers van de robot. “Computermodellen zijn doorgaans betrouwbaar, maar toch kun je fouten maken. En in dynamische modellen kunnen kleine afwijkingen soms uitgroeien tot flinke verschillen”, zegt hij. “Het is daarom goed om een fysiek model te hebben. Daarmee kun je eigenlijk niet valsspelen.”

Volgens IJspeert is eerder wel geprobeerd om de bewegingen van bijvoorbeeld dinosauriërs op deze manier te simuleren, maar is dit onderzoek uniek vanwege de kwaliteit van het fossiel en de bijbehorende sporen. Hij hoopt dat deze methode vaker kan worden gebruikt om de bewegingen van prehistorische aardbewoners te achterhalen.

Dat de Orobates pabsti zijn manier van lopen doorgaf aan veel van zijn evolutionaire afstammelingen wil niet zeggen dat andere manieren van lopen in de ban gingen. Nog steeds loopt bijvoorbeeld de salamander op die lagere en meer waggelende manier. IJspeert: “Zoals vaak in de evolutie, het hoeft niet perfect te zijn om te overleven.”

Bron

  • Nyakatura J. et al., Reverse-engineering the locomotion of a stem amniote, Nature (16 januari 2019), DOI:10.1038/s41586-018-0851-2
Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 januari 2019

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.