Als ich vor ein paar Jahren in der Lobby eines Berliner Hochhaushotels herumlungerte, tippte mir ein Mann auf die Schulter. Mit seinem starken russischen Akzent führte er mich in den Aufzug und hinauf zu seinem Zimmer. Aus einer Reisetasche zog er einen kunstvoll gefärbten Karton heraus und reichte ihn mir. Ich öffnete langsam den Deckel. Darin befand sich ein versteinerter Knochen von der Größe einer Grapefruit, den ich als das hintere Ende eines Dinosaurierschädels erkannte.
„Seien Sie vorsichtig mit dem Fossil, aber seien Sie noch vorsichtiger mit der Kiste. Dies ist eine sowjetische Kiste. Sie machen sie nicht mehr so“, sagte er mit einem verschmitzten Grinsen, während er eine Flasche Cognac herausholte, um auf die erfolgreiche Übergabe anzustoßen.
Der Mann war kein Geheimagent. Er war Alexander Averianov, einer der führenden Paläontologen Russlands und ein befreundeter Dinosaurierjäger. Fast ein Jahrzehnt zuvor leitete er eine Expedition in die usbekische Kyzylkum-Wüste, eine öde Weite, die einige der weltbesten Fossilien aus der Kreidezeit hervorbringt. Dort pflückte jemand aus seiner Crew den Schädel aus den Sanddünen und packte ihn sicher in die Kiste, wo er mehrere Jahre lang lag, während Averianov versuchte, einen Sinn darin zu finden. Er konnte sagen, dass es die verschmolzene Knochenmasse war, die das Gehirn und das Ohr umgab, war sich aber nicht sicher, zu welcher Art von Dinosaurier er gehörte, geschweige denn, wie er sich möglicherweise verhalten und mit seiner Umgebung interagiert hatte. Um das herauszufinden, müsste er irgendwie in den Schädel hineinsehen:ins Gehirn schauen.
Aus diesem Grund gab er mir das eingepackte Fossil, damit ich es in mein Labor an der Universität von Edinburgh bringen und mit einem Computertomographen (CT) analysieren konnte. CT-Scans – dieselbe Technik, die auch von Ärzten angewendet wird – ist für Paläontologen so unverzichtbar geworden wie Hammer und Meißel. Durch das Scannen von Dinosaurierschädeln können wir buchstäblich in sie hineinsehen und die Gehirne und andere selten versteinerte innere Strukturen visualisieren, die die Intelligenz und die sensorischen Fähigkeiten dieser längst toten Tiere angetrieben haben. Dies hilft uns, Dinosaurier als lebende, denkende, sich bewegende und sich entwickelnde Kreaturen auf eine Weise zu verstehen, wie es frühere Generationen nie konnten.
Schädelscannen
Damals im Jahr 1912, nach den ersten Skeletten von Tyrannosaurus rex entdeckt wurden, wollten die Wissenschaftler unbedingt verstehen, wie ein so riesiges Tier tatsächlich lebte. Der Mann, der T. Rex , Henry Fairfield Osborn, wusste, dass das Gehirn den Schlüssel in der Hand hielt. Gehirngewebe zerfällt schnell, nachdem ein Tier gestorben ist, also räumte Osborn ein, dass ein echtes Dinosauriergehirn niemals Millionen von Jahren überleben könnte. Aber vielleicht könnte er, wenn er in die Gehirnhöhle spähen könnte – den Raum, den das Gehirn einst im Schädel einnahm – ein Gefühl für die Größe, Form und Dimensionen des Gehirns bekommen.
Dies warf jedoch ein weiteres Problem auf. Ihm fiel nur ein Weg ein, um Zugang zur Gehirnhöhle zu erhalten, also sägte er einen Schädel von T auf. Rex , dauerhaft beschädigen – ein Opfer im Namen der Wissenschaft.
Nicht viele andere Wissenschaftler hatten den Nerv, ihre Fossilien zu zerschneiden, daher gab es in den nächsten Jahrzehnten wenig Forschung über Dinosauriergehirne. Hin und wieder fanden Paläontologen sogenannte „natürliche Endocasts“:Schlamm oder Sand, der die Gehirnhöhle gefüllt hatte, zu Stein erstarrt und dann herausgebrochen war. Diese reichten für Dr. Harry Jerison und Dr. James Hopson – zwei Pioniere auf diesem Gebiet – aus, um zu argumentieren, dass Dinosaurier ziemlich typische Reptiliengehirne hatten. Aber viel mehr konnten sie nicht sagen.
Dann, beginnend in den 1990er Jahren, änderte das CT-Scannen das Spiel. CT-Scans sind nichts anderes als Röntgenaufnahmen, die aus vielen Blickwinkeln aufgenommen werden. Wenn Sie ein Objekt in einen CT-Scanner stecken – sei es ein menschlicher Körper oder ein Dinosaurierfossil – werden die Röntgenstrahlen das Objekt in geordneter Weise passieren, und dann wird ein Computer sie zu einer Reihe von zweidimensionalen Schnitten kombinieren . Jede Schicht sieht aus wie ein herkömmliches Röntgenbild, wie man es im Krankenhaus bekommt, wenn man sich einen Knochen bricht oder sich ein Band verstaucht.
Wie die Röntgenbilder, mit denen wir vertraut sind, nehmen die CT-Scan-Scheiben Dichteunterschiede zwischen Materialien auf, sodass Knochen in einer anderen Graustufenfarbe erscheinen als Luft, Sand oder Schlamm. Die Serie von CT-Schnitten ist im Wesentlichen ein Daumenkino von Bildern, die spezielle Software zu einem digitalen 3D-Modell des gesamten gescannten Objekts zusammenfügen kann. Somit ermöglicht der Scan Paläontologen, in ein Fossil zu sehen, ohne es aufzuschneiden, genauso wie es einem Arzt ermöglicht, die Details unserer inneren Anatomie zu visualisieren, ohne eine Operation durchführen zu müssen.
CT-Scans haben die Paläontologie ebenso revolutioniert wie die Medizin. Jetzt können Wissenschaftler einfach Dinosaurierschädel in einen Scanner stecken und digitale Modelle der ausgefüllten Gehirnhöhle, des Innenohrs, der Blutgefäße, der Nerven und der Nebenhöhlen erstellen. Es ist nicht-invasiv, relativ kostengünstig und kann mit der gleichen Ausrüstung durchgeführt werden, die in fast jedem Krankenhaus zu finden ist. Heutzutage haben sich Paläontologen so an CT-Scans gewöhnt, dass viele von uns maßgeschneiderte Scanner in ihren Labors haben oder sogar Synchrotron-Teilchenbeschleuniger verwenden, um die hohen Energien zu erzeugen, die zum Scannen von submikrometergroßen Details der kleinsten Fossilien erforderlich sind.
Alle Muskeln, kein Gehirn?
Die ältesten Dinosaurier, die während der Trias (vor etwa 230 Millionen Jahren) lebten, hatten kleine und ziemlich primitive Gehirne, die sich nicht allzu sehr von denen anderer Reptilien unterschieden. Einige pflanzenfressende Dinosaurier behielten diese rudimentären Gehirne, einschließlich des berühmten Stegosaurus mit Plattenrücken , die während der Jurazeit (vor etwa 150 Millionen Jahren) lebten.
Stegosaurus war eine beliebte Pointe in den Dinosaurierbüchern, die ich als Kind gelesen habe, mit seinem angeblich „walnussgroßen“ Gehirn, das veranschaulicht, wie Dinosaurier lethargische Dummköpfe waren, die sich schlecht an ihre Umgebung anpassten. Wie bei so vielen geschätzten Geschichten über Dinosaurier stellt sich dies als größtenteils falsch heraus. Dr. Ashley Morhardt, ein Paläontologe an der Washington University in St. Louis, Missouri, scannte einen Stegosaurus Schädel und stellten fest, dass das Gehirn für einen Dinosaurier zwar klein ist, aber in der Größe eher zwei oder drei Walnüssen entsprach. Das war zweifellos mehr als genug Intelligenz für Stegosaurus um in der rauen Welt des Jura zu überleben. Selbst die dümmsten Dinosaurier waren viel klüger, als die Populärkultur ihnen zutraut.
Eine andere Gruppe von Pflanzenfressern modifizierte das Gehirn und das Innenohr, um sie an ihren Lebensstil anzupassen. Sauropoden – die Gruppe dickbäuchiger, langhalsiger Giganten, zu der auch Diplodocus gehörte und Brontosaurus – waren die größten Tiere, die je an Land gelebt haben. Die frühesten Sauropoden waren hundegroße Lebewesen wie die Saturnalia der Trias , das ein kleines Gehirn mit großen Flocculuslappen hatte, die fein abgestimmte Kopf-, Hals- und Augenbewegungen ermöglichten.
Als die Sauropoden größer wurden und anfingen, auf vier Beinen zu gehen, wurden die Flocculus kleiner, ebenso wie die halbkreisförmigen Kanäle des Ohrs, die helfen, das Gleichgewicht zu regulieren. Es scheint, als ob ausgeklügelte Fortbewegung für diese Tiere an Bedeutung verlor, da sie mehr Zeit und Energie darauf verwendeten, die riesigen Mengen an Blättern und Stängeln zu fressen, die für ihren ständig wachsenden Stoffwechsel benötigt wurden.
Die größten Sauropoden haben noch etwas Besonderes:Verschiedene Arten hatten Innenohren, die in verschiedene Richtungen ausgerichtet waren. Es ist allgemein bekannt, dass bei lebenden Tieren der seitliche Bogengang des Ohrs in einer horizontalen Ebene gehalten wird, wenn das Tier eine „neutrale“ Kopfhaltung einnimmt.
Eine Studie des Paläontologen Dr. Paul Sereno von der University of Chicago fand heraus, dass einige Sauropoden wie der Spachtelzahn Camarasaurus In dieser neutralen Haltung streckten sie ihre Köpfe fast gerade heraus, aber andere wie Nigersaurus zeigten ihre Köpfe nach unten. Dies legt nahe, dass Camarasaurus -Typ Sauropoden hoben ihre Hälse hoch in die Luft, während Nigersaurus war eher wie ein Staubsauger, der Pflanzen in Bodennähe aufsaugt.
Sauropoden veränderten offensichtlich ihre Sinnessysteme, damit sie sich in unterschiedlichen Arten und von verschiedenen Pflanzenarten ernähren konnten, was wahrscheinlich ein Grund dafür ist, dass so viele Arten in derselben Umgebung koexistieren konnten, da sie nicht miteinander konkurrierten. Sensorische Veränderungen waren daher einer ihrer Schlüssel zum Erfolg.
Wen nennst du federleicht?
Fleischfressende Theropoden wie T. Rex und Velociraptor , werden für ihre scharfen Zähne und Killerklauen gefeiert, aber ihr Arsenal an räuberischen Waffen umfasste auch scharfe Intelligenz und Sinne. Die klügsten aller Dinosaurier waren kleine, gefiederte Arten, die eng mit Vögeln verwandt sind, wie Velociraptor , Troodon und Zanabazar .
Dr. Amy Balanoff von der Johns Hopkins University hat ihre Karriere mit dem Studium der Gehirne von Dinosauriern aufgebaut und Fossil für Fossil akribisch gescannt, darunter viele Schädel aus der Kreidezeit (etwa 75 bis 80 Millionen Jahre alt), die Dr. Mark Norell, ein Paläontologe vom American Museum, erstellt hat der Naturgeschichte, ausgegraben in der Wüste Gobi.
Diese lebhaften, schnell laufenden Raubtiere hatten im Verhältnis zur Körpergröße die proportional größten Gehirne aller Dinosaurier. Dies liegt vor allem an ihren vergrößerten Großhirnen und bedeutet, dass sie wahrscheinlich zu den intelligentesten aller Dinosaurier gehörten. Nicht nur das, ihre Gehirne sind in Größe und Form im Wesentlichen nicht von den Gehirnen der ältesten Vögel zu unterscheiden, was darauf hindeuten könnte, dass einige dieser Velociraptor -grade Theropoden waren flugfähig.
Die Arbeit der Paläontologin Dr. Darla Zelenitsky von der Universität Calgary hat auch gezeigt, dass die „Raptor“-Dinosaurier im Vergleich zu den meisten anderen Theropoden verhältnismäßig große Riechkolben hatten, was darauf hindeutet, dass sie einen scharfen Geruchssinn verwendeten, um ihre Beute aufzuspüren. Ob sie zu der Art von List fähig waren, die in Jurassic Park dargestellt wird ist jedoch Spekulation!
So furchterregend wie ein Rudel Velociraptors wäre gewesen, stellt kein Theropode den König der Dinosaurier in den Schatten:T. Rex . Vor über einem Jahrhundert deutete Osborns zersägter Schädel darauf hin, dass T. Rex hatte ein ziemlich großes Gehirn und neuere CT-Arbeiten von Dr. Larry Witmer von der Ohio University bestätigen dies.
Tatsächlich war nicht nur T. Rex ungefähr so intelligent wie ein Schimpanse, aber er hatte riesige Riechkolben, die einen starken Geruchssinn vermittelten, längliche und gewundene innere Gehörgänge, die schnelle Augenbewegungen und schnelle Reflexe koordinierten, und eine längliche Cochlea, die niederfrequente Geräusche hören konnte. Wenn ein 13 Meter langes, 7 Tonnen schweres, knochenbrechendes Raubtier nicht beängstigend genug war, sorgten seine Intelligenz und sein sensorischer Scharfsinn dafür, dass T. Rex war das größte und schlimmste Raubtier, das je gelebt hat.
Dies wirft eine Frage auf:Wie kam T. Rex diese Features weiterentwickeln? Die Antwort liefert der eingepackte Totenkopf, den Averianov mir in Berlin geschenkt hat. Als ich den Schädel nach Edinburgh brachte, übergab ich ihn Dr. Ian Butler, meinem Geochemikerkollegen, der seinen eigenen CT-Scanner von Hand baute, und meiner Schülerin Amy Muir, einer Meisterin im Lesen von CT-Scans. Unsere Visualisierung des Gehirns zeigte, dass der Schädel – den wir später als neue Art Timurlengia euotica nannten – hatte das charakteristische längliche und spitze Gehirn von T. Rex , mit einer langen Schnecke.
Aber T. Euotica war viel kleiner, nur etwa so groß wie ein Pferd, und lebte etwa 25 Millionen Jahre vor T. Rex . Somit sind die Vorfahren von T. Rex entwickelte große Gehirne und scharfe Sinne, bevor sie eine riesige Körpergröße entwickelten. Tyrannosaurier wurden also schlau, bevor sie groß wurden – und schlau zu werden, war wahrscheinlich das, was es ihnen ermöglichte, an die Spitze der Nahrungskette aufzusteigen, zu monströsen Größen heranzuwachsen und die ultimative Dinosaurier-Erfolgsgeschichte zu werden.
[Dieser Artikel wurde erstmals im Juni 2018 veröffentlicht]