Paleontologen hebben voor het eerst sterk bewijs gevonden van een vogelachtig ademhalingssysteem bij alvarezsauriërs, een groep kleine, vleesetende dinosaurussen die leefden tijdens het Laat-Krijt (ongeveer 70 tot 66 miljoen jaar geleden), net voor het uitsterven van de dinosaurussen.
De studie werd gepubliceerd in het wetenschappelijke vakblad PLOS ONE. Het onderzoeksteam bestudeerde fossielen van Bonapartenykus ultimus, een alvarezsauriër uit Patagonië, Argentinië. Alvarezsauriërs waren kleine tot middelgrote theropode dinosaurussen (een groep dinosaurussen die op twee poten liepen en vaak vleeseters waren, zoals Tyrannosaurus en Velociraptor). Ze hadden korte, maar krachtige voorpoten. Wetenschappers zien ze als vroege verwanten van vogels binnen een subgroep van theropoden die nauw aan vogels verwant zijn (de Maniraptora), al is hun exacte plek in de evolutionaire stamboom nog niet helemaal duidelijk. Om de binnenkant van deze dinosaurusbotten te onderzoeken, gebruikten de wetenschappers CT-scans. Dit was nog nooit eerder gedaan bij deze dinosaurusgroep.
Luchtholtes in de botten
De onderzoekers ontdekten dat de wervels van Bonapartenykus een systeem van luchtholtes bevatten, ook wel pneumatische structuren genoemd, die opvallend lijken op die van moderne vogels. Deze holtes, gevuld met lucht, liepen van de nek tot het middelste deel van de staart. Bij moderne vogels zorgen deze luchtholtes voor een efficiënter ademhalingssysteem en maken ze de botten lichter zonder dat ze minder stevig worden. Dit is een belangrijke evolutionaire verandering die vogels in staat stelt te vliegen. Vogels hebben namelijk luchtzakken die buiten de longen liggen en via uitlopers de botten binnendringen, waardoor een netwerk van met lucht gevulde holtes ontstaat.
Bewijs van luchtzakken
De wetenschappers keken niet alleen naar de buitenkant van de botten, maar ook naar de interne structuur. Ze ontdekten dat deze luchtholtes verbonden waren met de buitenkant van het bot via kleine openingen (foramina). Dit laat zien dat er echt luchtzakken waren die het skelet van deze dinosaurussen binnendrongen, precies zoals bij moderne vogels. De aanwezigheid van deze luchtholtes in de botten van de ruggengraat van Bonapartenykus is het eerste onmiskenbare bewijs van zo’n systeem bij alvarezsauriërs.
Een onverwacht patroon
De onderzoekers zagen ook dat de luchtholtes niet overal in het skelet hetzelfde waren. De verdeling leek willekeurig en asymmetrisch, wat volgens hen kan wijzen op een opportunistische ontwikkeling (een groei die gebruikmaakt van bestaande structuren, zoals bloedvaten). Hoe dan ook laat deze vondst zien dat het vogelachtige ademhalingssysteem al aanwezig was bij deze niet-vliegende dinosaurussen. Dit betekent dat dit kenmerk al was geëvolueerd voordat vogels begonnen te vliegen.
Nieuwe vragen
Anders dan verwacht, lijkt er geen geleidelijke toename of afname te zijn in de ontwikkeling van deze luchtholtes binnen de alvarezsauriër-familie over de tijd. Sommige oudere soorten hadden juist meer luchtholtes dan latere soorten. Dit kan wijzen op een aanpassing voor een specifiek doel, waarbij bepaalde delen van het lichaam lichter werden zonder dat het skelet minder stevig werd. De onderzoekers zeggen dat er meer CT-studies van alvarezsauriër-fossielen nodig zijn om beter te begrijpen hoe wijdverspreid deze kenmerken waren en wat dit vertelt over hun evolutie.
Een bredere trend?
De ontdekking van deze luchtholtes bij alvarezsauriërs past bij eerdere vondsten bij andere theropoden, zoals sommige dromaeosauriërs (bijvoorbeeld Velociraptor) en oviraptorosauriërs (bijvoorbeeld Oviraptor). Dit suggereert dat een vogelachtig ademhalingssysteem mogelijk vaak voorkwam bij dinosaurusgroepen die evolutionair dicht bij vogels staan. Toch is nog veel onduidelijk over hoe deze structuren zich door de evolutie heen hebben ontwikkeld en hoe verschillende dinosaurusgroepen hiervan profiteerden.
